Download as PDF here - Det Nationale Forskningscenter for ...
Download as PDF here - Det Nationale Forskningscenter for ...
Download as PDF here - Det Nationale Forskningscenter for ...
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
......<br />
...▲.......<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
..................<br />
▲<br />
▲<br />
...............................................................<br />
▲<br />
REDIGERET AF GISELA SJØGAARD BASISBOG<br />
ARBEJDSFYSIOLOGI<br />
BIND I<br />
▲<br />
▲<br />
ARBEJDSTILSYNET<br />
ARBEJDSMILJØINSTITUTTET<br />
▲<br />
▲<br />
▲
REDIGERET AF GISELA SJØGAARD<br />
ARBEJDSFYSIOLOGI<br />
BIND I<br />
ARBEJDSMILJØINSTITUTTET<br />
KØBENHAVN 1995<br />
BASISBOG
B<strong>as</strong>isbog i Arbejdsfysiologi,<br />
bind I<br />
Redaktør: Gisela Sjøgaard<br />
Grafisk tilrettelæggelse og<br />
tegninger: art Grafik<br />
Omslag: art Grafik<br />
Tryk: Hell<strong>as</strong> Print ApS<br />
Indbinding: Junckers Bogbinderi<br />
ApS<br />
ISBN: 87-7534-458-0<br />
København 1995<br />
© Arbejdsmiljøinstituttet<br />
Lersø Parkallé 105<br />
DK 2100 København Ø<br />
tlf: 39 29 97 11<br />
fax: 39 27 01 07
Forord<br />
Denne b<strong>as</strong>isbog i arbejdsfysiologi er den første af sin art i Danmark.<br />
Arbejdsfysiologi er et relativt ungt område inden <strong>for</strong> arbejdsmiljø.<br />
<strong>Det</strong> er kun 10 år siden, at området blev <strong>for</strong>maliseret ved etablering<br />
af en arbejdsfysiologisk/ergonomisk afdeling ved Arbejdsmiljøinstituttet.<br />
Arbejdsfysiologi handler om menneskers og dyrs funktion<br />
under arbejde. Denne b<strong>as</strong>isbog i to bind koncentrerer sig om<br />
menneskers funktion specielt under erhvervsarbejde. Arbejdet<br />
bel<strong>as</strong>ter bevægeapparatet og kan medføre lidelser i bevægeapparatet.<br />
Sådanne lidelser er i dag langt hyppigere end alle andre<br />
arbejdsbetingede lidelser.<br />
De to bind kan læses hver <strong>for</strong> sig, men er <strong>for</strong>synet med et stikordsregister,<br />
der omfatter begge bind.<br />
Bind 1 omhandler de mere b<strong>as</strong>ale <strong>as</strong>pekter. Bevægeapparatets<br />
funktion, støttevævenes bel<strong>as</strong>tningstolerance og nervesystemets<br />
kontrol af vore muskler og bevægelser beskrives. Endvidere gennemgås<br />
biomekaniske beregningsprincipper, der gør det muligt<br />
at give tal <strong>for</strong> påvirkningernes størrelse. Vi har længe haft kendskab<br />
til, at fysisk tungt arbejde, herunder løft og manuel transport,<br />
kan medføre en overbel<strong>as</strong>tning af bevægeapparatet. <strong>Det</strong> er<br />
især ryggen, det går ud over. Igennem de senere år har det vist<br />
sig, at også monotont arbejde, som indebærer mange ensidigt<br />
gentagne bevægelser, medfører en stor risiko <strong>for</strong> overbel<strong>as</strong>tning<br />
af bevægeapparatet. Her er det især skulder/nakke og arme, der<br />
nedslides.<br />
Bind 2 omhandler epidemiologiske, medicinske og mentale<br />
<strong>as</strong>pekter samt omgivelsesfaktorers betydning <strong>for</strong> arbejdsbetingede<br />
lidelser i bevægeapparatet. <strong>Det</strong> gælder ikke alene i Danmark, at<br />
omfanget af disse lidelser er stort. Bogen giver tal <strong>for</strong> problemets<br />
størrelse. En <strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> at kunne <strong>for</strong>ebygge bevægeapparatbesvær<br />
på den mest optimale måde er kendskab til de mekanismer,<br />
der medfører skader og nedslidning. Der<strong>for</strong> gives en<br />
detaljeret dokumentation vedrørende den viden, der i dag erkendes<br />
som risikofaktorer <strong>for</strong> udvikling af lidelser i bevægeapparatet.<br />
Endvidere behandles kliniske <strong>as</strong>pekter, idet sygdomslære og diagnose<br />
er afgørende <strong>for</strong> anerkendelse af lidelserne som arbejdsbetingede.<br />
<strong>Det</strong> er dog mindst lige så vigtigt, at der gennemføres en<br />
<strong>for</strong>ebyggende indsats. Der<strong>for</strong> afsluttes bogen med et kapitel vedrørende<br />
de <strong>for</strong>ebyggelsesstrategier, der er enighed om på internationalt<br />
plan.<br />
Målgruppen er personalegrupper med en fysiologisk/medicinsk<br />
uddannelse - terapeuter, sygeplejersker, læger og fysiologer samt<br />
<strong>for</strong>skere, der beskæftiger sig professionelt med arbejdsmiljøet.<br />
3
4<br />
Bogen kan også anvendes i <strong>for</strong>bindelse med de nævnte gruppers<br />
uddannelser samt af personer, der arbejder inden <strong>for</strong> genoptræning<br />
og idræt. <strong>Det</strong> er således en fagspecifik målgruppe. Der er<br />
tilstræbt et klart og koncist sprog, som har medført, at der anvendes<br />
en del fagudtryk. Disse er oversat til dansk eller <strong>for</strong>klaret på<br />
anden vis i det omfang, det skønnes hensigtsmæssigt.<br />
Indholdet i de enkelte kapitler repræsenterer <strong>for</strong>fatternes egne<br />
synspunkter indordnet i en fælles ramme. Disse synspunkter er<br />
ikke nødvendigvis udtryk <strong>for</strong> Arbejdstilsynets officielle holdninger.<br />
Eventuelle fejl og mangler er alene undertegnede redaktørs<br />
ansvar.<br />
Der skal rettes en varm tak til <strong>for</strong>fatterne, der har afset tid til at<br />
udarbejde de arbejdskrævende kapitler.<br />
Gisela Sjøgaard<br />
Arbejdsmiljøinstituttet<br />
København
6<br />
Kapitel 1<br />
Finn Bojsen-Møller,<br />
Universitetslektor, dr.med.<br />
Panum Instituttet,<br />
Københavns Universitet<br />
Kapitel 2<br />
Nils Fallentin,<br />
Senior<strong>for</strong>sker,<br />
cand.scient., ph.d.<br />
Arbejdsfysiologisk/ergonomisk<br />
afdeling<br />
Arbejdsmiljøinstituttet<br />
Kapitel 3<br />
Gisela Sjøgaard,<br />
Afdelingsleder, ph.d., dr. med.<br />
Arbejdsfysiologisk/ergonomisk<br />
afdeling<br />
Arbejdsmiljøinstituttet<br />
Indhold<br />
Bind I omhandler bevægeapparatets funktion, støttevævenes<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance og nervesystemets kontrol af vores muskler<br />
og bevægelser; endvidere biomekaniske beregningsprincipper<br />
samt manuel transport, tunge løft og monotont arbejde.<br />
Støttevævene og deres bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
10 Støttevævene og deres bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
10 Støttevævene og deres biomekaniske egenskaber<br />
17 Støttevævenes funktion i organismen<br />
21 Bevægeapparatet - en letvægtskonstruktion<br />
28 Krisen kradser - altid<br />
29 Litteratur<br />
Kontrol af bevægelser<br />
34 Kontrol af bevægelser<br />
35 Muskelstruktur og -funktion<br />
47 Samspil nervesystem/muskel<br />
56 Motorisk kontrol<br />
63 Litteratur<br />
Biomekanik<br />
66 Biomekanik<br />
67 Mekanisk fysik<br />
68 Statiske modeller<br />
73 Dynamiske modeller<br />
74 Antropometri<br />
79 Billedanalyse og modelberegninger<br />
80 Arbejdsstilling<br />
82 Arbejdsbevægelse<br />
85 Kraftmålinger<br />
90 Muskelaktivitet (EMG) og muskelkraft<br />
92 Arbejde og energi<br />
94 Litteratur
Kapitel 4<br />
Kurt Jørgensen,<br />
Universitetslektor<br />
August Krogh Institutet,<br />
København<br />
Kapitel 5<br />
Nils Fallentin,<br />
Senior<strong>for</strong>sker,<br />
cand.scient., ph.d.<br />
Arbejdsfysiologisk/ergonomisk<br />
afdeling<br />
Arbejdsmiljøinstituttet<br />
Kapitel 6<br />
Hanne Christensen,<br />
Senior<strong>for</strong>sker,<br />
cand.scient., ph.d.<br />
Arbejdsfysiologisk/ergonomisk<br />
afdeling<br />
Arbejdsmiljøinstituttet<br />
BIND II<br />
Manuel transport<br />
96 Manuel transport<br />
96 Taxonomi<br />
98 Manuel transport har “omkostninger” i <strong>for</strong>m af bel<strong>as</strong>tningsskader<br />
98 Hvirvelsøjlens anatomi<br />
101 Vurdering af bel<strong>as</strong>tningen på ryggen<br />
102 Målemetoder<br />
105 Risikofaktorer i arbejdsmiljøet<br />
105 Krav/kapacitet i <strong>for</strong>bindelse med manuel transport<br />
106 Hvad kan vævene i ryggen tåle?<br />
109 Grænser <strong>for</strong> løft<br />
113 Arbejdsteknik<br />
114 Litteratur<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
118 Tungt fysisk arbejde<br />
119 Fysiologisk profil (kredsløbs- og respirationstilp<strong>as</strong>ning)<br />
121 Vurdering af arbejdskrav<br />
126 Arbejdskrav/individuel kapacitet<br />
129 Grænseværdier<br />
131 Nyttevirkning/arbejdsøkonomi<br />
134 Litteratur<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
138 Ensidigt gentaget arbejde<br />
139 Arbejdsstilling<br />
142 Kraftniveau<br />
147 Repetitivitet<br />
149 Metoder til registrering af eksponeringen<br />
150 Tidsgrænser <strong>for</strong> ensidigt gentaget arbejde<br />
151 Rekommandationer<br />
154 Litteratur<br />
157 Stikordsregister - bind I-II<br />
Bind II omhandler epidemiologiske, medicinske og mentale <strong>as</strong>pekter<br />
samt omgivelsesfaktorers betydning <strong>for</strong> arbejdsbetingede lidelser i<br />
bevægeapparatet. Risikofaktorer og kliniske <strong>as</strong>pekter samt <strong>for</strong>ebyggelsesstrategier.
KAPITEL 1<br />
Støttevævene og<br />
deres bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Finn Bojsen-Møller
10<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Biomekanik er mekanisk fysik appliceret på levende organismer,<br />
typisk som analyser af bel<strong>as</strong>tninger, bevægelser og strømninger.<br />
<strong>Det</strong> er vigtigt at gøre sig klart, at præfikset “bio” ikke alene hentyder<br />
til, at det er biologiske væv og delstrukturer, der undersøges.<br />
“Bio” står også <strong>for</strong>, at denne videnskabsgren undersøger intakte<br />
og levende organismer, hvis celler reagerer på fysiske stimuli, og<br />
hvis centralnervesystem sanser, anticiperer, modificerer og styrer<br />
begivenhederne og deres effektydelse. Centralnervesystemets<br />
præcision i dette sidste er <strong>for</strong>mentlig afgørende <strong>for</strong>, om fysisk bel<strong>as</strong>tning<br />
på normal vis fører til opbygning af bevægeapparatet,<br />
eller om den - ved en slags paradoksal reaktion - fører til nedslidning.<br />
Interessant nok synes det i sidste ende at være materialets<br />
tolerance over <strong>for</strong> den påførte effekt, der er afgørende <strong>for</strong> udfaldet.<br />
Støttevævene og deres biomekaniske<br />
egenskaber<br />
Celler og intercellularsubstans<br />
Bevægeapparatet består af muskler og støttevæv, og det er de<br />
sidstnævnte omfattende bindevæv, bruskvæv og knoglevæv, som<br />
er emnet <strong>for</strong> nærværende kapitel.<br />
Støttevævene består som alle væv af celler og intercellularsubstans.<br />
Cellerne er de levende elementer, og en af deres livsytringer<br />
er at danne og modificere intercellularsubstansen. I støttevævene<br />
er det intercellularsubstansen, som volumenmæssigt og i
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
mekanisk henseende er afgørende, og ovennævnte modifikation<br />
sikrer inden <strong>for</strong> visse rammer, at egenskaber som styrke og stivhed<br />
løbende tilp<strong>as</strong>ses det aktuelle bel<strong>as</strong>tningsniveau.<br />
Intercellularsubstansen kan betragtes som et komposit (sammensat)<br />
materiale, hvor en grundsubstans er <strong>for</strong>stærket af fibre,<br />
ofte i en bestemt mængde og i et bestemt mønster. <strong>Det</strong> kompositte<br />
vævs samlede mekaniske egenskaber vil derefter være afhængige<br />
af grundsubstansen, om den er en væske, en gel eller et f<strong>as</strong>t<br />
stof, af fibrene, deres art, geometri og mængde, samt af en eventuel<br />
interaktion mellem fibre og grundsubstans (18).<br />
Grundsubstansen i bindevæv og bruskvæv er en viskøs væske<br />
eller en hydreret gel med et større eller mindre indhold af salte,<br />
proteoglykaner og ikke-specifikke glycoproteiner. I bruskvæv har<br />
grundsubstansen et særligt stort indhold af proteoglykaner samlet<br />
i kæmpemolekyler af en ud<strong>for</strong>mning, som gør dem ekstremt<br />
hydrofile og der<strong>for</strong> i stand til at binde store mængder vand (3).<br />
Med dette indesluttet i et netværk af kollagene fibre tilføres<br />
brusken dens karakteristiske vævsspænding og kompressionsstivhed.<br />
I knoglevæv er grundsubstansen mineraliseret, hvilket i dette<br />
tilfælde giver materialet dets stivhed og styrke.<br />
Fibrene findes i to <strong>for</strong>mer, de kollagene fibre og el<strong>as</strong>tinfibrene.<br />
De har <strong>for</strong>skellige mekaniske egenskaber og vil, afhængigt af<br />
deres volumenfraktion, tilføre det kompositte materiale disse<br />
egenskaber.<br />
Kollagene fibre - bevægeapparatets <strong>for</strong>etrukne el<strong>as</strong>tik<br />
Kollagene fibre har traditionelt været sat i modsætning til “el<strong>as</strong>tiske”<br />
fibre og der<strong>for</strong> i sig selv betragtet som uel<strong>as</strong>tiske. I de sidste<br />
tyve år har et stigende antal undersøgelser beskæftiget sig med<br />
bel<strong>as</strong>tning af kollagene fibre, som de findes i muskelsener og ligamenter,<br />
og det fremgår heraf, at fiberen ikke alene er el<strong>as</strong>tisk,<br />
men må udnævnes til at være bevægeapparatets <strong>for</strong>etrukne el<strong>as</strong>tik.<br />
<strong>Det</strong>te <strong>for</strong>hold har medført en del nytænkning vedrørende<br />
fibrenes betydning <strong>for</strong> bevægeapparatets mekanik, effektydelse<br />
og tolerance over <strong>for</strong> skader.<br />
De kollagene fibriller er komplekst opbyggede af venstre- og<br />
højre-snoede molekylære helices holdt sammen af intermolekylære<br />
tværbindinger. Fibrillerne, som er 30 nm i diameter, og som<br />
kan være ubegrænset lange, holdes sammen i større enheder som<br />
fibre og fiberbundter. Der findes 5 eller 6 typer af kollagen, hvoraf<br />
i biomekanisk henseende især type 1 og type 2 er af betydning.<br />
Type 1, som udviser den største fiberdiameter, findes i ren<br />
11
Spænding<br />
▲<br />
12<br />
De<strong>for</strong>mation<br />
Figur 1. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve<br />
<strong>for</strong> et ideelt<br />
el<strong>as</strong>tisk legeme.<br />
▲<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
<strong>for</strong>m i sene- og knoglevæv og i blanding med andre typer i<br />
læderhud og ligamenter (ledbånd). Type 2 findes i ledbrusk, i<br />
rygsøjlens båndskiver (disci) og i gl<strong>as</strong>legemet i øjet, strukturer<br />
der i øvrigt er karakteriserede ved hverken at være <strong>for</strong>synede<br />
med kar eller nerver (34).<br />
El<strong>as</strong>ticitet er et materiales eller en strukturs evne til at de<strong>for</strong>meres,<br />
når det/den udsættes <strong>for</strong> en ydre kraft, samt efterfølgende at<br />
genindtage sin oprindelige <strong>for</strong>m og størrelse, når den ydre kraft<br />
ophører. I et ideelt el<strong>as</strong>tisk legeme er der et lineært <strong>for</strong>hold mellem<br />
bel<strong>as</strong>tning og de<strong>for</strong>mation, og der er ingen tøven hverken<br />
ved bel<strong>as</strong>tningen eller ved den efterfølgende afl<strong>as</strong>tning. <strong>Det</strong>te er i<br />
1678 udtrykt ved Hooke’s lov: ut tensio sic vis (som de<strong>for</strong>mationen<br />
således kraften).<br />
Fig. 1 viser en spændings-de<strong>for</strong>mationskurve <strong>for</strong> et sådant legeme.<br />
På kurven aflæses samhørende værdier <strong>for</strong> spænding og<br />
de<strong>for</strong>mation. Hvis bel<strong>as</strong>tningen er gennemført til brud, vil endepunktets<br />
koordinater angive legemets tolerance som hhv brudstyrke<br />
og brudde<strong>for</strong>mation.<br />
For en struktur som en fjeder eller et bestemt ligament udtrykkes<br />
den løbende spænding og brudstyrken, som er lig med den<br />
maksimale spænding, i Newton. For et materiale må de to<br />
størrelser angives i Newton pr arealenhed, kun herved er sammenligninger<br />
mulige. På engelsk kaldes spænding pr arealenhed<br />
stress. I den internationale standard måles stress i enheden P<strong>as</strong>cal<br />
(= 1 Newton pr m 2 - 1 Pa = 1N·m -2). I biologien anvendes imidlertid<br />
oftest den umiddelbart mere <strong>for</strong>ståelige enhed Newton pr<br />
cm 2 (= 10 4 Pa).<br />
De<strong>for</strong>mation udtrykkes i absolutte enheder som m eller mm,<br />
eller relativt som procent af udgangslængden. <strong>Det</strong> sidste er ligesom<br />
begrebet stress især anvendeligt ved sammenligning af materialer.<br />
På engelsk bruges her udtrykket strain, som er uden<br />
enhed, da det er længde divideret med længde.<br />
Stress-strain kurvens hældning angiver det pågældende materiales<br />
el<strong>as</strong>tiske stivhed, også kaldet Young’s modulus. For en struktur<br />
angives stivheden (fjederkonstanten) som spændingstilvæksten<br />
ved en given de<strong>for</strong>mation, altså i newton pr m eller newton<br />
pr cm. Den kan også angives som spændingstilvæksten ved en<br />
<strong>for</strong>dobling resp. halvering af udgangslængden (på engelsk = 1<br />
strain) eller ofte i praksis som spændingstilvæksten ved en <strong>for</strong>længelse<br />
eller <strong>for</strong>kortelse på 1/1000 del af udgangslængden (= 1<br />
microstrain).<br />
Hvis de<strong>for</strong>mationen ved tryk eller træk måles i meter og<br />
spændingen i Newton, vil arealet under kurven være det matematiske<br />
udtryk <strong>for</strong> den ophobede el<strong>as</strong>tiske energi udtrykt i joule<br />
(1 joule = 1 N·m). Som anden energi kan den omdannes til arbejde<br />
eller dissiperes som varme.
Parametrene maksimal spænding (F) og maksimal de<strong>for</strong>mation<br />
(x) samt el<strong>as</strong>tisk stivhed (k) og el<strong>as</strong>tisk energi (E) er <strong>for</strong> et ideelt<br />
el<strong>as</strong>tisk legeme tidsuafhængige og entydigt samhørende på den<br />
måde, at kendes to af værdierne, kan de to øvrige udregnes.<br />
F = k · x<br />
E = 0.5 · F · x = 0.5 · k · x 2<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Kollagent væv tåler en bel<strong>as</strong>tning på 6.000 til 8.000 N·cm -2<br />
(svarende til 8 · 10 7 Pa) og kan herunder <strong>for</strong>længes 8-10%. <strong>Det</strong>s<br />
stivhed angives til omkring 1 GPa (= 10 9 Pa) (6). Ligamenter med<br />
meget bugtede fibre som visse af ankelleddets ledbånd (lig. talofibulare<br />
anterius) kan dog <strong>for</strong>længes 20-30% (2, 28).<br />
Tolerancen kan dog også og ofte med <strong>for</strong>del angives som arealet<br />
under hele kurven, som vil være et udtryk <strong>for</strong> den maksimale<br />
el<strong>as</strong>tiske energi, legemet kan rumme. Friskt kollagent væv kan<br />
optage op til 2.500 J/kg materiale, hvilket er 20 gange mere, end<br />
moderne fjederstål kan rumme pr samme vægtenhed (15, 27).<br />
Målt på denne måde er det et yderst effektivt materiale, naturen<br />
råder over.<br />
Kollagene fibre og væv er imidlertid kun lineært el<strong>as</strong>tiske i et<br />
begrænset område (fig. 2). De har desuden viskøse egenskaber,<br />
og de taber energi under længerevarende udspændinger (stressrelaksation).<br />
De fire parametre (spænding, de<strong>for</strong>mation, stivhed og<br />
energiindhold) er ikke entydigt samhørende, og <strong>for</strong> organismen<br />
rummer dette både ulemper og <strong>for</strong>dele. Ligamenter, ledkapsler og<br />
sener udviser typisk en bel<strong>as</strong>tnings-de<strong>for</strong>mationskurve som fig. 2.<br />
Efter et fodparti, hvor de bugtede fibre udrettes og efterhånden<br />
alle begynder at bære spænding, ses det lineært el<strong>as</strong>tiske område,<br />
hvis hældning angiver materialets eller strukturens egentlige stivhed.<br />
Hvis udspændingen <strong>for</strong>tsættes, nås bel<strong>as</strong>tningsgrænsen, hvor<br />
stivheden begynder at aftage, hvor permanente <strong>for</strong>andringer og<br />
skader udvikler sig, og hvor smertegrænsen i øvrigt ligger. Efter<br />
yderligere bel<strong>as</strong>tning nås brudgrænsen (6, 11, 33).<br />
En arealbetragtning viser, at der skal en vis mængde energi til<br />
at nå bel<strong>as</strong>tningsgrænsen, men at der skal yderligere en relativt<br />
stor energimængde til <strong>for</strong> at nå brudgrænsen. I denne materialeegenskab<br />
ligger der en vigtig sikkerhedsmargin over <strong>for</strong> et totalt<br />
brud, en margin der ikke markerer sig, hvis man nøjes med at<br />
aflæse y-koordinaten <strong>for</strong> henholdsvis bel<strong>as</strong>tningsgrænse og brudstyrke.<br />
Kollagene væv er effektive på den måde, at de er seje, og<br />
at de kan rumme megen el<strong>as</strong>tisk energi, men deres egenskaber<br />
er tidsafhængige, hvilket viser sig ved øgende stivhed og spænding<br />
ved øgende udspændingsh<strong>as</strong>tighed (fig. 3), samt ved deres<br />
tilbøjelighed til at stressrelaksere og krybe ved længerevarende<br />
udspændinger (15).<br />
▲<br />
13<br />
Spænding<br />
De<strong>for</strong>mation<br />
Figur 2. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve<br />
<strong>for</strong> ligament.<br />
Bel<strong>as</strong>tningsgrænse og brudgrænse<br />
er markerede.<br />
Spænding<br />
▲<br />
C B<br />
A<br />
De<strong>for</strong>mation<br />
Figur 3. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve<br />
<strong>for</strong> ligament<br />
visende viskøse egenskaber.<br />
Stivhed og styrke tiltager<br />
ved stigende de<strong>for</strong>mationsh<strong>as</strong>tighed<br />
fra A til C.<br />
▲<br />
▲
▲<br />
Spænding<br />
Tid<br />
Figur 4. Stressrelaksationskurve<br />
<strong>for</strong> ligament. De<strong>for</strong>mationen<br />
holdes konstant.<br />
De<strong>for</strong>mation<br />
▲<br />
14<br />
Figur 5. Krybningskurve <strong>for</strong><br />
ligament. Spændingen holdes<br />
konstant.<br />
▲<br />
▲<br />
Tid<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Stressrelaksation er det fænomen, at den efter en bestemt<br />
de<strong>for</strong>mation opnåede spænding i et viskoel<strong>as</strong>tisk væv henfalder<br />
eksponentielt med tiden (fig. 4). I <strong>for</strong>søg med fingersener har vi<br />
fx efter 20 s fundet en relaksation på 20%. Krybning (creep) er<br />
det tilhørende fænomen, at hvis spændingen over materialet holdes<br />
konstant, vil det <strong>for</strong>længes eksponentielt ud over den i første<br />
omgang opnåede de<strong>for</strong>mation (fig. 5) (18). Begge fænomener er<br />
almindeligt kendte jf strengeinstrumenter, der skal stemmes jævnligt,<br />
og et gammelt tag, der synker på midten.<br />
Ved en el<strong>as</strong>tisk de<strong>for</strong>mation tabes altid en vis del af den tilførte<br />
energi. Tabet kaldes hysterese og er <strong>for</strong> kollagene ligamenter i<br />
størrelsesordenen 20%.<br />
El<strong>as</strong>tinfibre<br />
El<strong>as</strong>tin findes som fibre og membraner i arterier, i lunger, i læderhuden<br />
og i ligamenter. Der findes kun få af de i anatomien<br />
benævnte ligamenter, som har overvægt af el<strong>as</strong>tinfibre, således<br />
kun ligamenta flava, som indgår i bagvæggen af rygmarvskanalen<br />
i rygsøjlen, og et område i stemmebåndet (ligamentum vocalis).<br />
Mekanisk adskiller el<strong>as</strong>tin sig fra kollagen ved at have en<br />
strækbarhed på op til 80-100%, ved at have en el<strong>as</strong>tisk stivhed på<br />
kun 0,4 MPa, og ved kun at rumme en beskeden mængde el<strong>as</strong>tisk<br />
energi (fig. 6). Hertil kommer, at el<strong>as</strong>tinfibrenes tidsafhængighed<br />
er mindre, dvs de udviser ringe stressrelaksation og<br />
hysterese (11, 22, 24, 26).<br />
Spænding<br />
▲<br />
·<br />
8<br />
Koll.<br />
Figur 6. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve <strong>for</strong> kollagen- og el<strong>as</strong>tinligament.<br />
·<br />
80<br />
El.<br />
De<strong>for</strong>mation (%)<br />
▲
Vand fungerer som nødvendig “pl<strong>as</strong>ticiser” <strong>for</strong> el<strong>as</strong>tin-fibrillerne,<br />
og deres el<strong>as</strong>tiske egenskaber påvirkes der<strong>for</strong> stærkt af en evt<br />
dehydrering af organismen. <strong>Det</strong> afspejler sig eksempelvis i<br />
hudens spænding (turgor), som der<strong>for</strong> bliver af betydning <strong>for</strong><br />
bedømmelsen af en sådan tilstand (17).<br />
El<strong>as</strong>tinfibre er i organismen altid sikrede mod overstrækning af<br />
kollagene fibre, som i de nævnte ligamenter ligger i så store bugter,<br />
at de først anspændes ved 50-80% <strong>for</strong>længelse af det samlede<br />
ligament.<br />
Bindevæv - løst og f<strong>as</strong>t<br />
Bindevæv <strong>for</strong>ekommer i en løs og en f<strong>as</strong>t <strong>for</strong>m afhængigt af den<br />
indbyrdes mængde af grundsubstans og fibre. Løst bindevæv findes<br />
især som fedtholdigt pakkemateriale i kropshulerne, som<br />
bevægelige vævsområder i og omkring leddene med indflydelse<br />
på disses p<strong>as</strong>sive stivhed, og som fokusområder ved en række<br />
gigtsygdomme.<br />
F<strong>as</strong>t bindevæv har et højt indhold af fibre. Disse kan være<br />
organiserede i et tre-dimensionalt fletværk som fx i læderhuden,<br />
eller mere eller mindre parallelt som i sener, f<strong>as</strong>cier og ligamenter.<br />
Den pågældende strukturs samlede el<strong>as</strong>tiske stivhed er i høj<br />
grad afhængig af fibrenes sammensætning og retningsmæssige<br />
organisation. Senevæv, som det mest organiserede og rene kollagene<br />
væv, har som nævnt en stivhed på omkring én GPa og en<br />
trækstyrke på 6-8.000 N . cm -2. <strong>Det</strong> sidste svarer til, at Akillessenen,<br />
som har et tværsnit på knap en cm 2, kan tåle 6-700 kg træk.<br />
Bruskvæv - en sump af bundet vand<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Hyalin brusk optræder tidligt i føtallivet som det første skelet.<br />
Brusk er et simpelt materiale <strong>for</strong>stået på den måde, at det kan<br />
vokse interstitielt ved celledeling og øgning af grundsubstansen.<br />
<strong>Det</strong> skal ikke først nedbrydes og nydannes, som fx knoglevæv<br />
skal. Brusk er der<strong>for</strong> et velegnet voksemedie, og dette udnyttes<br />
både ved fosterets vækst og ved den postnatale længdevækst i<br />
epifyseskiverne.<br />
Brusk er som de andre støttevæv et komposit materiale, der i<br />
sin hyaline <strong>for</strong>m består af 70-75% vand, 15-20% kollagen (type 2)<br />
og 2-10% proteoglykaner <strong>for</strong>uden enkelte andre bestanddele.<br />
Proteoglykanerne er kæmpemolekyler, som med en højt organiseret<br />
overflade af elektronegativitet er i stand til at binde de store<br />
mængder vand. Fr<strong>as</strong>tødning mellem de elektronegative overflader<br />
giver materialet en del af dets stivhed, der der<strong>for</strong> øges i takt<br />
15
16<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
med, at vandet under en kompression presses ud af brusken, og<br />
de ladede overflader derved nærmer sig hinanden. Osmotiske<br />
kræfter giver yderligere materialet en tendens til at svulme op (7).<br />
Grundsubstansen er bundet og <strong>for</strong>stærket af et netværk af kollagene<br />
fibre, der i ledbrusk har et bue<strong>for</strong>met <strong>for</strong>løb fra deres <strong>for</strong>ankring<br />
i den lednære knogle til ledoverfladen, hvor fibrene<br />
kommer til at ligge tangentielt. Bruskens trækstyrke sikres herved.<br />
Ved bel<strong>as</strong>tning kan ledbrusk de<strong>for</strong>meres op til 50% af den<br />
oprindelige tykkelse. Under de<strong>for</strong>mationen strækkes de kollagene<br />
fibre, det interstitielle tryk stiger, og grundsubstansens vand<br />
presses ud som af en sump, alt sammen dog i en el<strong>as</strong>tisk, reversibel<br />
proces. Den store eftergivelighed (compliance) <strong>for</strong>hindrer, at<br />
kar og nerver kan eksistere i vævet. Materialet er der<strong>for</strong> henvist<br />
til at ernære sig ved diffusion fra omgivelserne og ved den<br />
væsketransport, der fremkommer som resultat af bevægelser og<br />
det osmotiske tryk. Varieret bel<strong>as</strong>tning dagen igennem er en<br />
betingelse <strong>for</strong> bruskens rette ernæring og funktion.<br />
Knoglevæv – et retnings-, steds- og tidsafhængigt materiale<br />
Knoglevæv er et el<strong>as</strong>tisk f<strong>as</strong>tstof med stor materialestyrke og stor<br />
stivhed. Som en første tilnærmelse kan følgende værdier angives<br />
<strong>for</strong> frisk, ikke-tørret, human substantia compacta:<br />
Kompression Styrke 20.000 N·cm -2<br />
Eftergivelighed 1-2%<br />
El<strong>as</strong>tisk stivhed 20 GPa<br />
Tension Styrke 14.000 N·cm -2<br />
Eftergivelighed 0,7-3%<br />
El<strong>as</strong>tisk stivhed 17 GPa<br />
Tabel 1. Materialestyrke <strong>for</strong> longitudinel bel<strong>as</strong>tning af kompakt knoglevæv.<br />
Knoglevæv er imidlertid et anisotropt og inhomogent materiale<br />
(anisotropt: <strong>for</strong>skellige egenskaber i <strong>for</strong>skellige retninger, inhomogent:<br />
uensartet sammmensat). De anførte værdier gælder således<br />
kun <strong>for</strong> longitudinel bel<strong>as</strong>tning af kompakt væv. Ved transverselle<br />
bel<strong>as</strong>tninger og over <strong>for</strong> torsioner udviser knoglevæv<br />
mindre tolerancer. Materialet er yderligere viskoel<strong>as</strong>tisk og<br />
trætbart, værdierne er der<strong>for</strong> også afhængige af bel<strong>as</strong>tningsh<strong>as</strong>tighed<br />
og de umidddelbart <strong>for</strong>udgående bel<strong>as</strong>tningers art og antal,
herunder evt vibrationer. Endelig er værdierne afhængige af<br />
mineraliseringsgraden, som igen er afhængig af køn, alder og<br />
gennemsnitligt bel<strong>as</strong>tningsniveau (10, 31).<br />
Inhomogenitet findes både i det makroskopiske og det mikroskopiske<br />
område. Makroskopisk ved at knoglevæv <strong>for</strong>ekommer i<br />
en kompakt og en spongiøs <strong>for</strong>m, endda med <strong>for</strong>skellige grader<br />
af porositet. Inden <strong>for</strong> det kompakte væv er der osteoner (Haverske<br />
systemer) og områder af interstitielle lameller af <strong>for</strong>skellig<br />
alder og med <strong>for</strong>skellig mineraliseringsgrad. Endelig er materialet<br />
i det mikroskopiske område sammensat af to f<strong>as</strong>er: de hårde<br />
hydroxyapatitkrystaller og de bløde kollagene fibre.<br />
For spongiøst knoglevæv, som fx træffes i enderne af rørknoglerne<br />
og i hvirvellegemerne, findes, at styrken og stivheden er<br />
proportional med knogledensiteten i henholdsvis anden og tredje<br />
potens (8, 10). Brudrisikoen stiger der<strong>for</strong> afgørende ved aftagende<br />
mineraliseringsgrad. Knoglemineralindholdet er et tilgængeligt<br />
mål <strong>for</strong> densiteten hos levende og er dermed en parameter <strong>for</strong><br />
brudrisiko. Måling af mineraliseringsgraden hos postmenopausale<br />
kvinder er aktuel <strong>for</strong> en vurdering af denne risiko.<br />
Støttevævenes funktion i organismen<br />
Ligamenter - bel<strong>as</strong>tning og mekanoreception<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Ligamenter <strong>for</strong>ekommer som selvstændige strukturer og som <strong>for</strong>stærkninger<br />
i ledkapsler. <strong>Det</strong> er vigtigt at gøre sig klart, at en <strong>for</strong>stærkning<br />
af et ledkapselområde kan have to funktioner: en<br />
mekanisk og en mekanoreceptorisk, og i visse tilfælde synes det<br />
at være den sidste, der er den egentlige funktion. Ligamenter er<br />
til denne funktion udstyrede med spændingsreceptorer, der udviser<br />
<strong>for</strong>skel både i tærskelværdi og i den h<strong>as</strong>tighed, hvormed de<br />
adapterer sig til konstante spændinger. Centralnervesystemet kan<br />
gennem disse receptorer følge leddenes stilling, deres bevægelsesretning<br />
og -h<strong>as</strong>tighed, og afstand til en yderstilling (19).<br />
En <strong>for</strong>stærkning bestående af et øget antal fibre og/eller en<br />
øgning af de eksisterende fibres tykkelse vil medføre øget styrke,<br />
øget stivhed og øget kapacitet til at rumme el<strong>as</strong>tisk energi. <strong>Det</strong> er<br />
den mekaniske del.<br />
For de ligamenter, hvor de<strong>for</strong>mationen er den primære variable<br />
og spændingen den afledede variable (ut tensio sic vis), vil en<br />
øget stivhed alt andet lige give et øget spændingsområde og dermed<br />
en bedring af signal<strong>for</strong>holdet og mulighed <strong>for</strong> finere diffe-<br />
17
Spænding<br />
▲<br />
2.<br />
18<br />
<strong>for</strong>stærket<br />
normalt<br />
skadet<br />
1.<br />
De<strong>for</strong>mation<br />
Figur 7. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurve<br />
<strong>for</strong> <strong>for</strong>stærket,<br />
normalt og skadet ligament.<br />
Ved samme de<strong>for</strong>mation<br />
(1) vil det <strong>for</strong>stærkede<br />
ligament kunne give en <strong>for</strong>stærket<br />
og mere differentieret<br />
spændingsregistrering til<br />
centralnervesystemet. Ved<br />
pludselig overgang fra normalt<br />
til skadet ligament vil<br />
spændingen og spændingsregistreringen<br />
ved samme<br />
de<strong>for</strong>mation blive reduceret,<br />
og centralnervesystemet,<br />
som i begyndelsen er<br />
uvidende om de ændrede<br />
mekaniske <strong>for</strong>hold, vil<br />
undervurdere (2) den faktiske<br />
de<strong>for</strong>mation og dermed<br />
den faktiske ledstilling.<br />
▲<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
rentiering i perceptionen (fig. 7). Eksempelvis vil et kollateralt ligament<br />
i ankelleddet blive de<strong>for</strong>meret afhængigt af dets akseafstand<br />
og af leddets vinkelbevægelse, og den opnåede spænding<br />
og dermed mekanoreception vil blive afledt heraf. Hvis mekanoreceptionen<br />
kunne tænkes at være den egentlige funktion fx <strong>for</strong><br />
lig. talofibulare anterius, som er det hyppigst skadede (<strong>for</strong>stuvede)<br />
og hyppigst behandlede ligament i ankelledskomplekset, så<br />
bliver det mindre mærkeligt, at ligamentets maksimale styrke kun<br />
ligger på omkring 20 kg (2, 28), mens bel<strong>as</strong>tningen på ankelleddet<br />
løber op til 4-6 gange legemsvægten, altså 3-400 kg. Mekanisk<br />
synes ligamentet helt utilstrækkeligt til at modstå denne<br />
bel<strong>as</strong>tning, og dets rolle kan bedst <strong>for</strong>stås, hvis dets el<strong>as</strong>tiske stivhed<br />
er reguleret og bestemt af hensynet til differentieret mekanoreception.<br />
På samme måde vil det primære i skaden kunne <strong>for</strong>stås som en<br />
reduktion i stivheden med <strong>for</strong>styrret mekanoreception til følge i<br />
stedet <strong>for</strong> en løshed eller anden mekanisk defekt (fig. 7). Og det<br />
ville give proprioceptiv træning en større plads i behandlingen<br />
(32).<br />
Muskelsener - modifikation af effektydelsen<br />
Musklerne fungerer i den levende organisme som bevægeapparatets<br />
fjedre, støddæmpere og effektgeneratorer, og senerne har en<br />
vigtig rolle i alle tre funktioner (9, 27).<br />
Nyttevirkningen <strong>for</strong> en isoleret muskel, dvs den del af den i<br />
musklen omsatte kemiske energi der bliver til mekanisk arbejde,<br />
angives at være 25-30%. Alligevel kan man ved spring og løb<br />
registrere nyttevirkninger på over 50%. Fænomenet <strong>for</strong>klares ved,<br />
at musklerne og især muskelsenerne er el<strong>as</strong>tiske, og at noget af<br />
det <strong>for</strong>udgående nedsprings energi optages som el<strong>as</strong>tisk energi<br />
og genbruges i opspringet (fjedervirkning). Maksimering af nyttevirkningen<br />
ved personlig udvælgelse på baggrund af det kollagene<br />
vævs sammensætning og ved specifik træning, samt ved koordinering<br />
med materialeegenskaber i sko og underlag står i fokus i<br />
megen sportsbiomekanisk <strong>for</strong>skning.<br />
Organismens samlede effektydelse (power), der jo er mekanisk<br />
energi omsat pr tidsenhed og der<strong>for</strong> måles i N · m · s -1, kan øges<br />
ved at øge brøkens tæller dvs øge den tilførte mekaniske energi,<br />
og/eller ved at reducere nævneren, tiden. En betragtelig effekt<strong>for</strong>stærkning<br />
(poweramplification) opnås ofte ved at ændre tiden.<br />
Ved knæbøjningen i sidste skridt i indløbet til et højde- eller<br />
længdespring lægges der således el<strong>as</strong>tisk energi ind i lårets store<br />
sener dels ved konvertering af løberens kinetiske energi og dels<br />
ved samtidig kontraktion af musklerne. Processen tager 4-500 ms,
mens udløsningen i afsættet kun tager omkring 100 ms (16). <strong>Det</strong><br />
er senernes <strong>for</strong>del, at de kan aflevere energien hurtigere end<br />
musklerne kan, og at der ved den midlertidige deponering af<br />
energien i senerne og efterfølgende h<strong>as</strong>tige udløsning kan opnås<br />
den ønskede effekt<strong>for</strong>stærkning. Ved <strong>for</strong>søg med m.plantaris<br />
senen hos mennesker fandt vi, at der ved en sådan tidsreduktion<br />
er teoretisk mulighed <strong>for</strong> op til en 10 ganges <strong>for</strong>stærkning (29).<br />
Princippet er det samme som i en fiskestang, hvis virkning ligger<br />
i, at der i den sidste del af tilbagesvinget tilføres energi fra<br />
begge ender af stangen, og at energien derefter udløses på ganske<br />
kort tid i et svirp fremad. Ligesom i bevægeapparatet er<br />
timingen afgørende <strong>for</strong> effekten.<br />
I løft med et ryk bruges kroppens el<strong>as</strong>tiske områder inkl. den i<br />
bughulen indesluttede luft til på lignende vis at opnå en effekt<strong>for</strong>stærkning.<br />
Risikoen ved de således frembragte store, om end<br />
kortvarige effektydelser er, at de bel<strong>as</strong>ter og evt overbel<strong>as</strong>ter de<br />
bærende strukturer i og omkring leddene og i rygsøjlen. <strong>Det</strong><br />
tager lang tid (måske år) at opbygge støttevævene til de ydelser,<br />
der er aktuelle i visse dele af arbejdslivet, og det kræver <strong>for</strong>tsat<br />
træning at vedligeholde vævene i denne tilstand. Arbejdslivet<br />
burde i høj grad interessere sig <strong>for</strong> de principper og krav til<br />
træning, som er udviklet <strong>for</strong> sportsydelser.<br />
Støddæmpning (effektreduktion) er på sammme måde en vigtig<br />
del af bevægeapparatets funktion, både ved store amplituder som<br />
ved nedspring og ved små amplituder som ved vibrationer. Energien<br />
tages hovedsagelig ud via muskelfibrene, mens senerne,<br />
som ligger i serie med muskelfibrene, virker som midlertidige<br />
depoter ved de h<strong>as</strong>tige ændringer.<br />
Ægte led - gnidningsfri præcisionsbevægelse<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
De ægte led skal sikre organismen en gnidningsfri, mekanisk stabil<br />
bevægelighed med en høj grad af geometrisk præcision og<br />
med et <strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tningen p<strong>as</strong>sende kontaktareal.<br />
Præcisionen opnås, ved at ledfladerne har en vis dimension,<br />
således at bevægebaner og geometriske omdrejningsakser kan<br />
være tilp<strong>as</strong> veldefinerede. Leddene kan desuden være <strong>for</strong>synede<br />
med ossøse føringskamme og styrekulisser samt ledbånd og kapsel<strong>for</strong>stærkninger<br />
til sikring og begrænsning af bevægelserne.<br />
Væsentlig <strong>for</strong> stabiliteten er desuden den mekanoreception,<br />
som holder nervesystemet underrettet om h<strong>as</strong>tigheder, bevægelsesretning<br />
og afstand til yderstillinger og dermed om behovet <strong>for</strong><br />
støtte og korrektion fra musklernes side. Uden en løbende klarmelding<br />
fra mekanoreceptionen kan leddene i realiteten ikke<br />
bel<strong>as</strong>tes, hvilket man tydeligt ser ved ledbåndsskader i knæet.<br />
19
▲<br />
Spænding<br />
20<br />
De<strong>for</strong>mation<br />
Figur 8. Ved konstant<br />
spænding øges den optagne<br />
el<strong>as</strong>tiske energi med<br />
aftagende el<strong>as</strong>tisk stivhed.<br />
▲<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Friktionen i leddet er afhængig af synovialvæsken og specielt<br />
dennes indhold af hyaluronsyre. Synovialvæsken dannes af ledkapslernes<br />
karrige synovialmembran.<br />
Kontrol af slid og gnidningsmodstand i et led, der alternerer i<br />
sin bevægelsesretning og snart bel<strong>as</strong>tes statisk og snart under<br />
relativt stor bevægelsesh<strong>as</strong>tighed, er kendt som et stort problem i<br />
m<strong>as</strong>kinkonstruktioner. I organismen er det løst ved <strong>for</strong>skellige<br />
principper eller metoder, som dominerer alt efter den øjeblikkelige<br />
opgave. Ved statisk bel<strong>as</strong>tning beskyttes overfladerne af en<br />
såkaldt grænselags-smøring fremkaldt af et molekylært lag af<br />
glycoproteiner adsorberet til ledoverfladerne. I dynamiske situationer,<br />
hvor der er en evt h<strong>as</strong>tig bevægelse mellem ledfladerne,<br />
fanges den viskøse ledvæske som et smøringsmedie mellem de<br />
bærende flader og holder disse adskilte (oliebad eller hydrodynamisk<br />
smøring) (20).<br />
Endelig kan de biologiske led udnytte den vævsvæske, der<br />
under bel<strong>as</strong>tningen presses ud af brusken, til yderligere at holde<br />
ledfladerne adskilte. Tilsammen opnås en smøringsgrad eller friktionskoefficient<br />
i de biologiske led, som er en til to størrelsesordner<br />
bedre end <strong>for</strong>holdene i tekniske led og kuglelejer (20).<br />
Temperaturen, som er afgørende <strong>for</strong> smørende væskers viskositet,<br />
holdes rimeligt konstant også ude i de store ekstremitetsled,<br />
som ellers er ret kuldeeksponerede, idet de er uden dække af<br />
varmende muskler og isolerende fedt. Temperaturbeskyttelsen<br />
sker ved et netværk af små arterier, som findes uden på ledkapslerne<br />
netop omkring ekstremitetsleddene, og som ved reguleret<br />
gennemblødning efter behov etablerer en slags varmekappe.<br />
Arbejdsbeklædning til kolde omgivelser kan p<strong>as</strong>sende indeholde<br />
speciel isolering omkring disse led.<br />
Skelettet - et kompromis i el<strong>as</strong>tisk stivhed<br />
Rygsøjlen og de lange rørknogler bel<strong>as</strong>tes i en kombination af<br />
kompression, bøjning og torsion, og det giver strukturerne en<br />
el<strong>as</strong>tisk instabilitet med risiko <strong>for</strong> udbøjningsbrud (buckling). Den<br />
kritiske faktor ved kompressionsbel<strong>as</strong>tning af slanke søjler som<br />
de nævnte er ikke styrken, men materialets og strukturens samlede<br />
stivhed, som der<strong>for</strong> søges så stor som muligt. Ved kollisioner<br />
med bøjning og torsion til følge er det imidlertid strukturens evne<br />
til at absorbere energi, der er det kritiske, og denne evne maksimeres<br />
<strong>for</strong> en given spænding ved aftagende stivhed, hvorved<br />
strukturen bliver mindre skør (fig. 8).<br />
For at skelettet kan udføre sine mangeartede funktioner som<br />
vægtstangsarme <strong>for</strong> musklerne, som bærer af tyngdekraft og<br />
pludselige accelerationer samt som beskytter af de indre organer,
må det der<strong>for</strong> fremstå med et bel<strong>as</strong>tningsafhængigt kompromis i<br />
sin el<strong>as</strong>tiske stivhed. Kompromiset ændres dog med alderen,<br />
hvor knoglevæv efterhånden får øget stivhed og bliver skørt.<br />
Bevægeapparatet<br />
- en letvægtskonstruktion<br />
M<strong>as</strong>se er træghed i henseende til bevægelser og acceleration, og<br />
<strong>for</strong> megen m<strong>as</strong>se er således en negativ overlevelsesfaktor <strong>for</strong> de<br />
fleste organismer i frit liv. Bevægeapparatet er der<strong>for</strong> udviklet<br />
som en letvægtskonstruktion med et i ethvert individ, patient,<br />
sportsperson eller arbejdstager og til enhver tid aktivt kompromis<br />
mellem tilstrækkelig m<strong>as</strong>se (robusthed) og tilstrækkelig accelerationsevne.<br />
Ved ændret bel<strong>as</strong>tningsniveau ændrer støttevævene<br />
ligesom muskulaturen sig som oprindeligt udsagt i Wolff’s lov. I<br />
praksis er der dog betydelige <strong>for</strong>skelle på h<strong>as</strong>tigheden i de enkelte<br />
vævs reaktioner. Ved øget træning øges således muskelstyrken<br />
sammen med konditallet i løbet af uger, mens knoglevæv, der<br />
først skal undergå en selektiv resorption, skal bruge 3-4 måneder,<br />
og de stofskiftemæssigt p<strong>as</strong>sive væv som sener og ligamenter<br />
behøver omkring et halvt år (4, 12, 35).<br />
Der er ikke ødslet med materialerne i bevægeapparatet, og som<br />
letvægtsstruktur er det karakteriseret ved sin evne til ved el<strong>as</strong>tisk<br />
de<strong>for</strong>mering at <strong>for</strong>dele de fysiske bel<strong>as</strong>tninger og undgå lokale<br />
overskridelser af bel<strong>as</strong>tningsgrænserne. Da det er et levende<br />
system, kan det yderligere ved centralnervesystemets styring<br />
aktivt <strong>for</strong>dele en bel<strong>as</strong>tning i tid og rum.<br />
Bevægeapparatets strukturelle enheder som ryg, bækken og<br />
fod de<strong>for</strong>meres efter en eksponentiel kurve (fig. 9), dvs under tiltagende<br />
stivhed. Enhederne synes som funktionsbetingelse at<br />
have en yderstilling, hvorudover deres ledkapsler, kar og nerver<br />
ikke tåler at blive strakt yderligere. <strong>Det</strong>te opnås, ved at strukturernes<br />
ligamenter indgår i et kontinuum, hvor flere og flere ligamenter<br />
og fibre inddrages under bevægelsen og derved øger den<br />
el<strong>as</strong>tiske stivhed. Eksempelvis de<strong>for</strong>meres fodbuen ved bel<strong>as</strong>tning,<br />
men aldrig så meget, at man retter den ud og træder direkte<br />
ned på underlaget med svangen.<br />
Bevægemodus og bel<strong>as</strong>tningsmodus<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
En søjle, eksempelvis rygsøjlen, kan pålægges en bel<strong>as</strong>tende<br />
21
22<br />
Figur 9. Spændings-de<strong>for</strong>mationskurver<br />
målt ved<br />
bel<strong>as</strong>tning af 5 <strong>for</strong>skellige<br />
præparater af fodbuer (F.<br />
Bojsen-Møller).<br />
Figur 10. Stress-<strong>for</strong>delingen<br />
i en søjle ved central og<br />
ved <strong>as</strong>ymmetrisk bel<strong>as</strong>tning.<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
1000 ·<br />
500 ·<br />
0 · .<br />
0<br />
Spænding<br />
(N)<br />
▲<br />
.<br />
1<br />
De<strong>for</strong>mation (mm)<br />
kraft, som måles i Newton. Nede i søjlen <strong>for</strong>deles kraften over et<br />
areal, og hvis den applicerede kraft er nøje centreret, vil den <strong>for</strong>deles<br />
ligeligt i et hvilket som helst tænkt eller reelt tværsnit (fig.<br />
10) (23). Bel<strong>as</strong>tningen skal her udtrykkes i N · cm -2 . En <strong>as</strong>ymmetrisk<br />
appliceret kraft vil <strong>for</strong>deles ujævnt og kan, hvis den angriber<br />
søjlen helt ude i periferien, endda fremkalde trækkræfter på den<br />
modsatte side og give tendens til en såkaldt udbøjningskollaps<br />
(fig. 10). Yderligere kan tolerancen blive overskredet lokalt med<br />
et vævsbrud til følge.<br />
De mere bel<strong>as</strong>tede dele i kroppen kan efter behov omstilles fra<br />
bevægelighed og eftergivelighed til stabilitet og stivhed. Ryggen<br />
holdes normalt S-<strong>for</strong>met krummet med lordoser og kyfoser, og<br />
dette giver en <strong>for</strong> de fleste <strong>for</strong>mål tilstrækkelig stivhed kombineret<br />
med evnen til fjedren og bevægelighed. Hvis en mekanisk S<strong>for</strong>met<br />
søjle bel<strong>as</strong>tes, vil krumningerne øges, og der vil opstå<br />
lokale koncentrationer af tryk- og trækkræfter på henholdsvis de<br />
konkave og de konvekse sider. Ved at rette søjlen ud under<br />
bel<strong>as</strong>tningen opgives <strong>for</strong> en stund en del af de fjedrende egenskaber,<br />
til gengæld kan en jævn <strong>for</strong>deling af trykkræfterne og en<br />
betydelig øgning af udbøjningstolerancen opnås (fig. 11). <strong>Det</strong><br />
sidste sker også på grund af den samtidige opspænding af ligamenter<br />
og f<strong>as</strong>cier på bagsiden (5). Vi kalder det at skifte fra<br />
bevægemodus til bel<strong>as</strong>tnings- eller løftemodus, og lignende<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
.<br />
2<br />
▲
omstillinger synes at kunne <strong>for</strong>egå i bækken og sacroiliacaleddet.<br />
Strategien <strong>for</strong> at undgå en skade ved longitudinel bel<strong>as</strong>tning af<br />
en søjle vil der<strong>for</strong> gå ud på at skabe en så vidt muligt lige søjle<br />
og at centrere den af ydre byrde og egne posturale muskler<br />
resulterende kraftvektor bedst muligt. <strong>Det</strong> kan <strong>for</strong>ventes, at der er<br />
store interindividuelle <strong>for</strong>skelle i nøjagtigheden, hvormed dette<br />
udføres, og der<strong>for</strong> også store <strong>for</strong>skelle i antallet af mindre og<br />
større bel<strong>as</strong>tningsskader.<br />
Graden af <strong>for</strong>overfældning af rygsøjlen i løftemodus bestemmes<br />
af projektionen af det samlede tyngdepunkt <strong>for</strong> krop, hoved,<br />
arme og ydre byrde. Hvis tyngdepunktet projiceres ned gennem<br />
midten af femur (fig. 12), vil momentbel<strong>as</strong>tningen af hofte og<br />
knæ være ensartet, og leddenes muskler kan udnyttes ligeligt.<br />
Yderligere <strong>for</strong>overfældning vil afl<strong>as</strong>te knæene og bel<strong>as</strong>te hofteleddet,<br />
mens en mere oprejst stilling vil afl<strong>as</strong>te hofteleddene og<br />
bel<strong>as</strong>te knæene.<br />
Kollisioner<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Figur 11. Røntgenbillede af normal rygsøjle. Ved drejning af bækkenet kan lændelordosen<br />
udrettes, og bel<strong>as</strong>tningen kan <strong>for</strong>deles jævnt over de parallelt liggende<br />
endeflader af hvirvellegemerne.<br />
En kollision, et stød eller et slag er en kortvarig begivenhed, hvor<br />
en energimængde inden <strong>for</strong> den givne tid overføres fra et legeme<br />
til et andet eller fra en indre struktur til en anden. Under den til-<br />
23<br />
X<br />
X<br />
Tk<br />
▼<br />
Figur 12. I løftemodus skal<br />
lænderyggen rettes ud og<br />
kroppen fældes så meget<br />
<strong>for</strong>over, at projektionen af<br />
det samlede tyngdepunkt<br />
(T k ) <strong>for</strong> krop og ydre byrde<br />
rammer midt imellem<br />
hofteled og knæled.
24<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
hørende de<strong>for</strong>mation må materialets molekyler ændre position i<br />
<strong>for</strong>hold til hinanden. Under ideelt el<strong>as</strong>tiske <strong>for</strong>hold (som kun findes<br />
tilnærmet) er dette tidsuafhængigt, der er ingen tøven. I biologiske<br />
materialer er det imidlertid en tidskrævende proces, hvorunder<br />
energi dissiperes som varme. Viskositeten viser sig her<br />
ved, at materialets modstand mod de<strong>for</strong>mationen øges med<br />
øgende de<strong>for</strong>mationsh<strong>as</strong>tighed. For disse materialer er afp<strong>as</strong>ningen<br />
af energitilvæksten pr tidsenhed (de/dt) efter materialeegenskaberne<br />
der<strong>for</strong> afgørende <strong>for</strong> udfaldet af en kollision.<br />
Små og store kollisioner <strong>for</strong>ekommer i mange af livets <strong>for</strong>hold,<br />
og hvis de implicerede strukturer som nævnt er i stand til at optage<br />
den givne energimængde på den givne tid, vil begivenhederne<br />
opfattes som trivielle og hurtigt være glemte. I modsat fald<br />
optræder skader i makro- eller mikroområdet.<br />
Kortvarigheden må <strong>for</strong> levende organismer defineres både over<br />
<strong>for</strong> deres materialeegenskaber og over <strong>for</strong> centralnervesystemets<br />
reaktionstid. I praksis skal kollisionen være omkring 100 ms eller<br />
derunder <strong>for</strong> at være kortvarig.<br />
Ved en kollision afgives en energimængde ikke alene i et vist<br />
tidsrum, men også over et bestemt areal (effektydelse pr areal,<br />
enhed: N · m · s -1 · cm -2). For at afbøde virkningen på bevægeapparatet<br />
må organismen <strong>for</strong> det første <strong>for</strong>søge at kontrollere energimængden.<br />
For det andet må den gennem langvarig fysisk<br />
træning have opnået en p<strong>as</strong>sende kombination af strukturstivhed<br />
og styrke, så arealet under spændings-de<strong>for</strong>mationskurven, dvs<br />
den maksimalt optagelige energi, bliver stort nok. For det tredje<br />
må den øge kollisionstiden mest muligt ved de<strong>for</strong>mering og/eller<br />
ved at møde den ydre påvirkning tidligt og følge den længst<br />
muligt, eksempelvis som når man griber en bold eller afbøder et<br />
fald. Endelig må den maksimere det ydre og indre areal af overførende<br />
og bærende strukturer, <strong>for</strong> lænderygsøjlen fx ved udretning<br />
og ved nøje centrering af den resulterende bel<strong>as</strong>tningsvektor.<br />
Frakturmekanik<br />
En fraktur opstår, hvis spændingen i et materiale lokalt overstiger<br />
materialets indre kohæsion. Etablering af frakturflader er en energikrævende<br />
proces, og jo mere energi der er til rådighed, jo flere<br />
frakturflader kan der skabes, og jo mere splintret (komminut) bliver<br />
den endelige fraktur (1, 15, 18, 25).<br />
Brud deles i træthedsbrud, som udvikler sig over timer eller<br />
dage typisk i løbet af marchture eller distanceløb, og i de akutte<br />
brud, som igen kan deles i lav- og højenergibrud. Lavenergibrud<br />
kan fx opstå ved et vrid (skiløber), mens de mere energirige brud
ses ved trafikulykker og skudepisoder. Da bruddene oftest sker<br />
på betydeligt kortere tid end den <strong>for</strong>udgående el<strong>as</strong>tiske de<strong>for</strong>mering<br />
af knoglen, sker der en effekt<strong>for</strong>stærkning ved udløsningen<br />
af den ophobede energi. Ved de energirige brud, hvor der tilmed<br />
er et stort overskud af energi, kan dette skabe en chokbølge i de<br />
omgivende bløddele med betydelige skader af disse til følge.<br />
Ved de helt energisvage brud, hvor der ikke tilføres tilstrækkelig<br />
energi, kan revneudviklingen gå i stå og de reparative processer<br />
få overtaget. <strong>Det</strong> sker netop ved den terapeutiske afl<strong>as</strong>tning<br />
af et truende træthedsbrud.<br />
Som nævnt er knoglevæv to-f<strong>as</strong>et. Ligesom i de moderne kompositte<br />
materialer som fx gl<strong>as</strong>fiber-epoxyresin vil de blødere dele<br />
give sig, når spidsen af en frakturlinie når frem til et sådant område,<br />
og derved mindske eller ophæve den spændingskoncentration,<br />
der hele tiden befinder sig <strong>for</strong>an revnen. Frakturen bliver tilbøjelig<br />
til at gå i stå, og materialet kan betegnes som sejt. I gl<strong>as</strong>fiberplader<br />
er det epoxyen, der er det bløde, afstressende materiale,<br />
mens det i knoglevæv er de eftergivelige, kollagene fibre.<br />
Mikrobrud er en relativt almindelig <strong>for</strong>eteelse i et normalt,<br />
aktivt liv. Bevægeapparatets sikkerhedsmargin er begrænset og<br />
overskrides nu og da ved accidentelle hændelser, <strong>for</strong>venteligt<br />
især i arbejdsliv og sportsliv. Måske skal man se således på det,<br />
at de små overskridelser - uden at der <strong>for</strong>ekommer ophobning af<br />
tilfælde - netop er de stimuli, der løbende justerer systemet, og at<br />
parathed og evne til at reparere og <strong>for</strong>stærke er en del af artens,<br />
slægtens og individets sundhed.<br />
Personligt sikkerhedsudstyr<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Sikkerhedsudstyr i denne sammenhæng er udstyr, der skal yde en<br />
mekanisk beskyttelse over <strong>for</strong> effektydelsen i slag, stød og vibrationer.<br />
Strategien må i princippet gå ud på at reducere energimængden<br />
og/eller øge kollisionstid og -areal. Ved vibrationer kan<br />
energien reduceres og desuden spredes over et større frekvensområde,<br />
så resonans undgås.<br />
En egentlig støddæmper, fx bestående af et stempel der<br />
bevæger sig i en væskefyldt cylinder, virker både ved at dissipere<br />
energien og ved at øge tiden. Kollisionsberedskabet i en moderne<br />
bil fungerer på lignende måde, ved at fronten under blivende<br />
de<strong>for</strong>mation <strong>for</strong>bruger energien og øger kollisionstiden. En fjeder<br />
derimod, som skal genetablere sig efter kollisionen, virker ved at<br />
øge kollisionstiden, men vil i det efterfølgende tilbagespring på<br />
ny præstere en effektydelse og altså nok et stød.<br />
På lignende måde kan personligt sikkerhedsudstyr deles i<br />
udstyr, der fx ved knusning <strong>for</strong>bruger energien og der<strong>for</strong> er et<br />
25
26<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
éngangsudstyr beregnet til afværgning af en kat<strong>as</strong>trofe, og i<br />
udstyr, der skal reducere utallige mindre påvirkninger og der<strong>for</strong><br />
fjederagtigt skal genetablere sin <strong>for</strong>m.<br />
En styrthjelm er et eksempel på det første (21). Den består af<br />
en hård skal <strong>for</strong>et med et porøst materiale, som regel polystyrenskum.<br />
Skallen skal øge kollisionsarealet og <strong>for</strong>hindre en penetration,<br />
mens skummaterialet skal desintegreres og knuses under så<br />
stort et energi<strong>for</strong>brug som muligt. <strong>Det</strong> sidste kræver til farten og<br />
vægten individuelt afp<strong>as</strong>sede materialeegenskaber, lagtykkelse og<br />
porøsitet, og det er netop problemet ved standardiseret m<strong>as</strong>sefremstilling.<br />
Hvis porerne ved en kollision presses helt sammen,<br />
omdannes skummet pludseligt til et hårdt f<strong>as</strong>tstof, hvorved<br />
grænsen <strong>for</strong> virkningen sættes (14 pp 120-168 og pp 212-240).<br />
Hælmaterialet i en løbesko er et eksempel på en støddæmper,<br />
der skal genetablere sig efter hvert hælnedslag. Hvis der er tale<br />
om et skummateriale, vil det i længden tabe sine egenskaber og<br />
specielt sin stivhed.<br />
Nedslidning<br />
Hermed kan vi diskutere det paradoksale i, at fysisk bel<strong>as</strong>tning i<br />
almindelighed og i motionssport i særdeleshed fører til opbygning<br />
af støttevævene og musklerne, mens fysisk bel<strong>as</strong>tning i<br />
andre situationer, typisk i arbejdslivet, kan føre til nedslidning<br />
(4). På det cellulære plan kan der jo ikke skelnes mellem de to<br />
<strong>for</strong>mer <strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tning, medmindre der her i mikroområdet <strong>for</strong>ekommer<br />
en ophobning af situationer, hvor effektydelsen (N · m ·<br />
s -1 · cm -2 ) gennem upræcis styring af stress<strong>for</strong>deling og kollisionstid<br />
overskrider de lokale tolerancer.<br />
<strong>Det</strong> er centralnervesystemets opgave at gennemføre den løbende<br />
styring, og det har hertil dels en erfaring, hvorfra det kan anticipere<br />
en begivenhed og en p<strong>as</strong>sende reaktion, og dels en<br />
mekanoreception som konstant overvågning. Musklerne er udstyrede<br />
med længde- og spændingsreceptorer, og sammen med nervesystemets<br />
mulighed <strong>for</strong> tidsmæssig registrering giver dette netop<br />
de tre parametre, som vi kender fra en moderne materialeafprøvningsm<strong>as</strong>kine,<br />
og som er nødvendige <strong>for</strong> at følge med i<br />
effektydelsen.<br />
Øget reaktionstid eller bare nedsat præcision i nervesystemets<br />
selvovervågning og motorik <strong>for</strong>årsaget af træthed, monotoni,<br />
påvirkning af alkohol eller psykofarmaka mv kan så tænkes at<br />
være årsag til gentagne mikrotraumer med nedslidning i det lange<br />
løb til følge.<br />
Sportssituationen adskiller sig ofte herfra ved at være et tidspunkt<br />
med øget overvågning og mulighed <strong>for</strong> at afp<strong>as</strong>se effekty-
delse efter tolerancen. Ved overtræning og fejlagtig træning kan<br />
det dog også gå galt her.<br />
Fire tidsdomæner<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Organismens reaktion og mulighed <strong>for</strong> at afbøde virkningen af en<br />
bel<strong>as</strong>tning varierer med begivenhedens h<strong>as</strong>tighed. I hvert fald<br />
kan fire tidsdomæner nævnes:<br />
1. Under 100 ms: organismen afhænger af sine materialers og<br />
strukturers indbyggede kapacitet over <strong>for</strong> en pludselig energitilvækst,<br />
en de · dt -1. Nervesystemet kan dog evt anticipere<br />
begivenheden.<br />
2. Fra 100 ms - nogle sekunder: nervesystemet kan nå at reagere<br />
og øge kollisionstid og -areal og derved nedsætte effektydelsen.<br />
3. Minutter - timer: træthed udvikler sig i muskler og i materialer,<br />
så tolerancen reduceres, og psykisk, så koordinationen bliver<br />
upræcis. Kredsløbet bel<strong>as</strong>tes.<br />
4. Uger - måneder: nervesystemet indlærer, og motorikken bedres,<br />
konditionen øges, bevægeapparatets celler reagerer og<br />
opbygger vævene.<br />
En arbejdsinstruktion og et handlingsprogram til nedbringelse af<br />
skader og overbel<strong>as</strong>tning af bevægeapparatet må <strong>for</strong> det første<br />
sikre en grundkondition af styrke, hurtighed og udholdenhed, <strong>for</strong><br />
det andet må selvovervågningen trænes ved at rette opmærksomheden<br />
på den løbende mekanoreception og med en evt smerteperception<br />
som et vigtigt advarselssignal. Til denne kategori<br />
hører også viden om bevægeapparatets opbygning, funktion og<br />
vedligeholdelse, samt om simple årsag-virknings-<strong>for</strong>hold i systemet.<br />
For det tredje må programmet indeholde en træning i finkoordination<br />
og præcis timing også inden <strong>for</strong> generel fald- og afværgeteknik.<br />
Og endelig <strong>for</strong> det fjerde må det tilgodese organismens behov<br />
<strong>for</strong> hvile- og restitutionsperioder. Som nævnt under materialeegenskaber<br />
er vævstolerancerne afhængige af de umiddelbart <strong>for</strong>udgående<br />
bel<strong>as</strong>tningers art og antal. Tid til at normalisere tolerancerne<br />
og tid til, at cellerne kan opbygge vævene, er der<strong>for</strong><br />
nødvendig.<br />
Alt dette kan ikke tilgodeses alene gennem arbejdsinstruktion<br />
og arbejdstilrettelæggelse (13, 30). <strong>Det</strong> må accepteres, at det også<br />
er et personligt sundhedsarbejde, der omfatter dagligdag og dagligvaner<br />
i ikke-arbejdstiden, som i dette samfund udgør over 80%<br />
27
28<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
af årets timer. Processen må desuden udstrækkes til barndom,<br />
skole, ungdom og voksenliv.<br />
Krisen kradser - altid<br />
Mennesket har mulighed <strong>for</strong> glæder uden tal -<br />
den ædleste af alle er at kunne når man skal.<br />
Piet Hein<br />
Fysisk sundhed er, at legemet kan, når det skal. De enkelte celler<br />
skal kunne fungere og reagere, ligesom støttevævene, de enkelte<br />
organer og det samlede legeme skal kunne det i de daglige livsaktiviteter<br />
såvel som ved toppræstationerne.<br />
Til overlevelse og sundhed hører det biologisk fundamentale,<br />
at legemet kan følge med og ændre og udvikle sig, når omgivelser<br />
og livsbetingelser ændrer sig, hvilket de gør hele tiden. Dyr<br />
og planter har til alle tider og i alle generationer haltet lidt bagefter<br />
udviklingen og har haft travlt med at tilp<strong>as</strong>se sig. Krisen kradser,<br />
som det uden megen historisk sans er udtrykt om vor tids vilkår.<br />
Sandheden er, at det har den gjort altid og <strong>for</strong> alle levende<br />
væsener, og det har interessant nok været et led i deres sunde og<br />
stadige udvikling. <strong>Det</strong> sidste skal dog anføres under den <strong>for</strong>udsætning,<br />
at arterne har undgået egentlige kummerkår, som altid<br />
ledsages af sygdom.<br />
Sundhed er langt hen ad vejen en præstation, som den enkelte<br />
og fællesskaber som familie, arbejdsplads og samfund har hver<br />
deres ansvar <strong>for</strong>. Præstationen <strong>for</strong> den enkelte består af opmærksom<br />
iagttagelse af <strong>for</strong>hold uden <strong>for</strong> og inden i kroppen, vurdering<br />
af situationen samt handlen, det sidste evt som korrektion og<br />
ændring af vaner. For den langsigtede sundhedspræstation synes<br />
problemet at ligge i, at de meddelelser, som indløber fra de <strong>for</strong>skellige<br />
egne af kroppen, er diskrete og lette at overse og undertrykke.<br />
En arbejdsinstruktion eller et gymn<strong>as</strong>tikprogram kan her<br />
yde et bidrag, hvis det øger opmærksomhed og viden om de <strong>for</strong>skellige<br />
områder af jeg-huset og gennem velvære gør det attraktivt<br />
at skøtte dem godt. En opmærksomhed på dette punkt er<br />
måske <strong>for</strong>klaringen på, at nogle mennesker kan undgå skader og<br />
nedslidning trods store bel<strong>as</strong>tninger, eller kan nyde et godt helbred<br />
højt op i årene trods begrænsede legemlige ressourcer.
Litteratur<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
1. Asang E. Biomechanics of the human leg in alpine skiing. In:<br />
Nelson RC, Morehouse CA. eds. International series on<br />
sports sciences I. Biomechanics IV. London: Macmillan Press<br />
Ltd, 1974:236-242.<br />
2. Attarian DE, McCrackin HJ, Devito DP, McElhaney JH,<br />
Garrett WE. A biomechanical study of human lateral ankle<br />
ligaments and autogenous reconstructive grafts. Am J Sports<br />
Med 1985;13(6):377-381.<br />
3. Bayliss MT. Proteoglycans: Structure and molecular organization<br />
in cartilage. In: Hukins DWL. ed. Connective tissue<br />
matrix. Verlag Chemie, 1984:55-88.<br />
4. Bojsen-Møller F. Bel<strong>as</strong>tning af bevægeapparatet - om tolerans<br />
og præstation og deres tidsafhængighed. Månedsskrift<br />
<strong>for</strong> Praktisk Lægegerning 1991;11:851-858.<br />
5. Bojsen-Møller F, Hecht-Olsen M, Wachtell K. Ligamentous<br />
stabilization of the human lumbar spine. Low Back Pain, Int<br />
Meeting 1992;(Abstract).<br />
6. Butler DL, Grood ES, Noyes FR. Biomechanics of ligaments<br />
and tendons. Exerc Sport Sci Rev 1978;6:125-182.<br />
7. Caplan AI. Cartilage. Sci Am 1984;251(4):82-90.<br />
8. Carter DR, Hayes WC. Compact bone fatigue damage. A<br />
microscopic examination. Clin Orthop 1977;127:265-274.<br />
9. Cavagna GA. Storage and utilization of el<strong>as</strong>tic energy in<br />
skeletal muscle. Exerc Sport Sci Rev 1977;5:89-129.<br />
10. Currey J. The mechanical adaptations of bone. Princeton<br />
University Press, 1984.<br />
11. Dorrington KL. The theory of viscoel<strong>as</strong>ticity in biomaterials.<br />
In: Vincent JFV, Currey JD. eds. Symposia of the society <strong>for</strong><br />
experimental biology. Number XXXIV. The mechanical<br />
properties of biological materials. Cambridge University<br />
Press, 1980:289-314.<br />
12. Enwemeka CS. Connective tissue pl<strong>as</strong>ticity: Ultr<strong>as</strong>tructural,<br />
biomechanical, and morphometric effects of physical factors<br />
on intact and regenerating tendons. JOSPT 1991;14:198-212.<br />
13. Genaidy AM, Karwowksi W, Guo L, Hidalgo J, Garbutt G.<br />
Physical training: a tool <strong>for</strong> incre<strong>as</strong>ing work tolerance limits<br />
of employees engaged in manual handling t<strong>as</strong>ks. Ergonomics<br />
1992;35(9):1081-1102.<br />
14. Gibson LJ, Ashby MF. Cellular solids. Structure and properties.<br />
New York: Pergamon Press, 1988.<br />
15. Gordon JE. The science of structures and materials.<br />
New York: Scientific American Library, 1988.<br />
29
30<br />
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
16. Hay JG, Miller Jr JA, Canterna RW. The techniques of elite<br />
male long jumpers. Biomechanics 1986;19:855-866.<br />
17. Hukins DWL. Tissue components. In: Hukins DWL. ed. Connective<br />
tissue matrix. Verlag Chemie, 1984:1-16.<br />
18. Jeronimidis G, Vincent JFV. Composite materials. In: Hukins<br />
DWL. ed. Connective tissue matrix. Verlag Chemie, 1984:187-<br />
210.<br />
19. McCloskey DI. Kinesthetic sensibility. Physiol Rev<br />
1978;58(4):763-820.<br />
20. McCutchen CW. Joint lubrication. Clin Rheum Dis<br />
1981;7(1):241-257.<br />
21. Mills NJ. Protective capability of bicycle helmets. Brit J Sports<br />
Med 1990;24:55-60.<br />
22. Nachemson AL, Evans JH. Some mechanical properties of<br />
the third human lumbar interlaminar ligament (ligamentum<br />
flavum). J Biomech 1968;1:211-220.<br />
23. Pauwels F. The principles of construction of the locomotor<br />
system. Their significance <strong>for</strong> the stressing of the tubular<br />
bones. Zeitschrift für Anatomie und Entwicklungsgeschichte<br />
1948;114:129-166.<br />
24. Ross R, Bornstein P. El<strong>as</strong>tic fibers in the body. Sci Am<br />
1971;224:44-52.<br />
25. Sammarco GJ, Burstein AH, Davis WL, Frankel VH. The<br />
biomechanics of torsional fractures: The effect of loading on<br />
ultimate properties. J Biomech 1971;4:113-117.<br />
26. Serafini-Frac<strong>as</strong>sini A, Field JM, Smith JW, Stephens WGS. The<br />
ultr<strong>as</strong>tructure and mechanics of el<strong>as</strong>tic ligaments. Journal of<br />
Ultr<strong>as</strong>tructure Research 1977;58:244-251.<br />
27. Shorten MR. Muscle el<strong>as</strong>ticity and human per<strong>for</strong>mance.<br />
Medicine and sport science 1987;25:1-18.<br />
28. Siegler S, Block J, Schneck CD. The mechanical characteristics<br />
of the collateral ligaments of the human ankle joint.<br />
Foot Ankle 1988;8(5):234-242.<br />
29. Simonsen EB, Edgerton VR, Bojsen-Møller F. Energy restitution<br />
and power amplification in human plantaris tendons. In:<br />
de Groot G, Hollander AP, Huijing PA, van Ingen Schenau<br />
GJ. eds. International Series on Biomechanics XI-A. Amsterdam:<br />
The Netherlands Free University Press, 1988:31-37.<br />
30. Stamper MT. Good health is not <strong>for</strong> sale. Ergonomics<br />
1987;30(2):199-206.<br />
31. Swanson SAV. Biomechanical characteristics of bone. Advances<br />
in Biomedical Engineering 1971;1:137-187.<br />
32. Tropp H, Askling C, Gillquist J. Prevention of ankle sprains.<br />
Am J Sports Med 1985;13(4):259-262.<br />
33. Viidik A. On the correlation between structure and mechanical<br />
function of soft connective tissues. Verhandlungen der
Støttevævene og deres<br />
bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
Anatomischen Gesellschaft 1978;72:75-89.<br />
34. Weiss JB. Collagens and collagenolytic enzymes. In: Hukins<br />
DWL. ed. Connective tissue matrix. Verlag Chemie, 1984:17-<br />
53.<br />
35. Woo SL-Y, Gomez MA, Sites TJ, Newton PO, Orlando CA,<br />
Akeson WH. The biomechanical and morphological changes<br />
in the medial collateral ligament of the rabbit after immobilization<br />
and remobilization. J Bone Joint Surg<br />
1987;69A(8):1200-1211.<br />
31
KAPITEL 2<br />
Kontrol af<br />
bevægelser<br />
Nils Fallentin
34<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Kontrol af menneskets bevægelser, lige fra stereotype gangbevægelser<br />
eller højrepetitive armbevægelser under montagearbejde<br />
i industrien til de komplicerede bevægelsesmønstre i fx ballet<br />
eller idræt, er b<strong>as</strong>eret på et enestående samspil mellem muskelceller<br />
og nervesystem.<br />
Evnen til kontraktion/sammentrækning er en generel egenskab<br />
ved de fleste celler, men i skeletmuskulaturen er denne egenskab<br />
specialiseret og udviklet. Specialiseringen muliggør, at muskelcellernes<br />
kontraktion via bindevævstrukturer, bl.a. sener, kan overføres<br />
til skelettet og dermed skabe <strong>for</strong>udsætningerne <strong>for</strong><br />
bevægelse.<br />
Selve styringen af muskelcellernes kontraktion <strong>for</strong>egår gennem<br />
nervesystemet. Den mindste enhed, der kan kontrolleres, kaldes<br />
en motorisk enhed og består af et antal muskelceller (fibre) som<br />
alle står i <strong>for</strong>bindelse med den samme motoriske nervecelle i<br />
centralnervesystemet. Den motoriske enhed er den funktionelle<br />
enhed i nervesystemets kontrol af muskelkontraktion og<br />
bevægelse og det sidste, fælles led <strong>for</strong> udførelsen af såvel simple<br />
refleksbevægelser som kompliceret motorisk adfærd.<br />
Aktiveringen af de motoriske enheder på en <strong>for</strong>målstjenlig<br />
måde, dvs tilp<strong>as</strong>set såvel indre betingelser (muskelarkitektur og<br />
-struktur, ledvinkler osv) som skiftende ydre <strong>for</strong>hold sikres gennem<br />
et komplekst sæt af “målere” eller receptorer i musklerne<br />
kaldet muskel- og senetene. In<strong>for</strong>mation fra muskelreceptorerne<br />
til centralnervesystemet om afvigelser mellem <strong>for</strong>ventede og rent<br />
faktisk opnåede bevægelser er samtidig den afgørende <strong>for</strong>udsætning<br />
<strong>for</strong> den evne til indlæring eller træning af sammensatte<br />
bevægelser og bevægelsesmønstre, som er baggrunden <strong>for</strong> menneskets<br />
evne til at tilp<strong>as</strong>se sig skiftende ydre omgivelser.
Muskelstruktur og -funktion<br />
Den strukturelle baggrund <strong>for</strong> muskelfunktionen er et samspil<br />
mellem den molekylemæssige organisering af de kontraktile proteiner<br />
i muskelcellen og den makroskopiske opbygning af en hel<br />
muskel bestående af enkelte celler, bindevæv og sene.<br />
Kontraktile proteiner, actin og myosin, findes som tidligere<br />
antydet i de fleste levende celler og muliggør bl.a. intracellulær<br />
bevægelse. Differentieringen af muskelceller fra andre celler og<br />
det, som gør dem til “specialister i bevægelse”, er dels et usædvanligt<br />
højt indhold af kontraktile proteiner (ca 80% af det totale<br />
proteinindhold), dels en unik og systematisk organisering af de<br />
to proteiner i cellen, som tillader en kontrolleret frembringelse af<br />
kontraktion og bevægelse.<br />
Myosinmolekylerne i en muskelcelle optræder sammenknyttet i<br />
tykke tråde eller filamenter bestående af ca 300 enkeltmolekyler.<br />
Tilsvarende findes actinmolekylerne organiseret i tynde filamenter,<br />
hvor de globulære molekyler <strong>for</strong>mer en dobbelt kæde sammenholdt<br />
på midten af en tværgående struktur (Z-skiven).<br />
Betragtes en skeletmuskelcelle i lysmikroskop, ses en karakteristisk<br />
tværstribning, der kan henføres til vekslende områder med<br />
rækker af henholdsvis tykke og tynde filamenter delvist overlappende<br />
hinanden. De tykke myosinfilamenter er arrangeret således,<br />
at de tynde actinfilamenter, knyttet til Z-skiven, kan glide ind<br />
mellem myosinfilamenterne under kontraktion (se fig. 1).<br />
Området, defineret som afstanden mellem de to Z-skiver i figuren,<br />
kaldes en sarcomer og har i en normal, hvilende skeletmuskel<br />
en længde på mellem 2 og 2,5 µm. Beskrivelsen af kontraktionsprocessen<br />
som en <strong>for</strong>kortelse af sarcomeren, hvor de to sæt<br />
filamenter glider ind mellem hinanden, var oprindelig b<strong>as</strong>eret på<br />
Huxley og Niedricks kl<strong>as</strong>siske eksperimenter fra 1954 og blev<br />
kendt som “The sliding (dvs glidende) filament theory”.<br />
I<br />
A<br />
H<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Z Z<br />
Actin<br />
Myosin<br />
35<br />
Figur 1. Arrangement/placering<br />
af tykke og tynde<br />
filamenter i en sarcomer.<br />
Nederst: Tværsnit af sarcomeren.<br />
(Gengivet efter<br />
Jones and Round (8)).
a<br />
b<br />
c<br />
S 2<br />
36<br />
S 1<br />
Figur 2. Myosinmolekylet<br />
og opbygningen af et myosinfilament.<br />
a) Skematisk<br />
fremstilling af myosinmolekyle,<br />
b) og c) sammenføjning<br />
og orientering af<br />
myosin i de tykke filamenter.<br />
(Gengivet efter Jones<br />
and Round (8)).<br />
Figur 3. Model <strong>for</strong> etablering<br />
og bevægelse af<br />
tværbroer. (Gengivet efter<br />
Mulvany (13)).<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Kontraktionsmekanismen<br />
Myosinmolekylerne i de tykke filamenter består af en haleregion<br />
med to globulære hoveder. I det dannede filament udgør den<br />
største del af haleregionen filamenternes rygrad, hvorudfra de to<br />
hoveder rager frem (fig. 2).<br />
Myosinhovedet, som er sæde <strong>for</strong> proteinets enzymatiske aktivitet,<br />
er den del, som kan kombineres med actin, og udgør dermed<br />
<strong>for</strong>udsætningen <strong>for</strong>, at actinfilamenterne kan glide ind mellem<br />
myosinfilamenterne. Kontraktionen, dvs <strong>for</strong>kortningen af sarcomeren,<br />
kommer i stand, ved at myosinhovederne svinger over og<br />
fæstnes til actinfilamenterne. Herved etableres de såkaldte<br />
tværbroer, og via en bevægelse af myosinhovederne <strong>for</strong>søges de<br />
tynde filamenter trukket ned langs det tykke filament (fig. 3).<br />
S1<br />
S1<br />
Actin<br />
S2<br />
Myosin<br />
Actin<br />
S2<br />
Myosin
Hvis bevægelse er mulig, bliver resultatet en <strong>for</strong>kortelse af sarcomeren<br />
(koncentrisk kontraktion). Forhindres bevægelsen derimod<br />
af eksterne kræfter, udvikles enten kun kraft (er de eksterne<br />
og interne kræfter lige store, kaldes kontraktionen isometrisk)<br />
eller evt kraftudvikling under <strong>for</strong>længelse af sarcomeren (excentrisk<br />
kontraktion) (fig. 4).<br />
a)<br />
i<br />
ii<br />
iii<br />
S2 S2<br />
i<br />
Actin<br />
S1<br />
b)<br />
ii<br />
iii<br />
Actin<br />
Tværbrodannelse/aktivering kontrolleres gennem tilstedeværelsen<br />
af to såkaldte regulatoriske proteiner, tropomyosin og troponin,<br />
knyttet til actinfilamentet. Tropomyosinet dækker normalt<br />
de “bindingssteder” på actinfilamentet, hvor myosinhovedet vil<br />
fæstne sig, og <strong>for</strong>hindrer dermed effektivt enhver tværbrodannelse.<br />
Kun hvis Ca 2+ er til stede i cytopl<strong>as</strong>maet (cellens indre), sker<br />
der <strong>for</strong>andringer i tropomyosin-troponinkomplekset, som tillader<br />
myosin og actin at interagere. Den cytopl<strong>as</strong>matiske koncentration<br />
af frit Ca 2+ og reguleringen af denne bliver således nøglen til aktiveringen<br />
af muskelkontraktionen.<br />
<strong>Det</strong> er der<strong>for</strong> ikke overr<strong>as</strong>kende, at en væsentlig del af muskelcellens<br />
energi<strong>for</strong>brug under kontraktion er knyttet til transporten<br />
af Ca 2+ mellem cytopl<strong>as</strong>maet og den cellestruktur, der kaldes det<br />
sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum (se fig. 15). En anden væsentlig del af<br />
energi<strong>for</strong>bruget er knyttet til processer i <strong>for</strong>bindelse med tværbro-<br />
S1<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Forkortning<br />
Forkortning<br />
c)<br />
i<br />
iii<br />
S2<br />
Actin<br />
37<br />
1<br />
S1<br />
2<br />
3<br />
1<br />
S1<br />
2 3<br />
Strækning<br />
Figur 4. Tre typer af muskelkontraktion. a) Isometrisk kontraktion. Tværbrodannelse og rotation af myosinhovedet<br />
uden relativ bevægelse mellem actin- og myosinfilamenter. Bemærk den udviklede spænding i S2-delen af myosinet.<br />
b) Koncentrisk kontraktion. Tværbrodannelse og aktivering fører til <strong>for</strong>kortning af musklen, hvorved den udviklede<br />
spænding reduceres. c) Excentrisk kontraktion. Strækning af musklen under kontraktion medfører <strong>for</strong>øget<br />
spænding i de aktiverede tværbroer. (Se tekst <strong>for</strong> detaljer). (Gengivet efter Jones and Round (8)).
ATP-splitning<br />
38<br />
Isometrisk<br />
ATPomsætning<br />
Strækning Forkortning<br />
Figur 5. ATP-<strong>for</strong>brug i<br />
muskler under henholdsvis<br />
koncentrisk (<strong>for</strong>kortning),<br />
excentrisk (strækning) og<br />
isometrisk kontraktion.<br />
(Gengivet efter Jones and<br />
Round (8)).<br />
Kontrol af bevægelser<br />
dannelse/bevægelse. ATP (adenosintriphosphate) er den umiddelbare<br />
energikilde til muskelkontraktion, og hver cyklus med<br />
dannelse af tværbroer <strong>for</strong>udsætter hydrolyse af et mol ATP. Ydermere<br />
vil ATP-mangel bevirke, at myosin ikke kan frigøres fra<br />
actin, hvorved musklerne bliver stive og non-kontraktile. Kvantificeres<br />
energi<strong>for</strong>bruget under muskelkontraktion ud fra anvendelsen<br />
af ATP, er det åbenbart, at de koncentriske kontraktioner<br />
med en høj frekvens af tværbrodannelse og brydning<br />
(tværbro”cykling”) har et væsentligt højere energi<strong>for</strong>brug end isometriske<br />
og excentriske muskelkontraktioner (fig. 5).<br />
Muskelmekanik<br />
Musklernes mekaniske egenskaber influerer eller bestemmer i<br />
vid udstrækning den totale kraft, en kontra<strong>here</strong>nde muskel kan<br />
præstere. Samtidig giver undersøgelser af skeletmuskulaturens<br />
mekaniske egenskaber vigtige og nødvendige oplysninger om<br />
karakteristiske <strong>for</strong>hold ved tværbrodannelsen og dermed selve<br />
naturen af den kontraktile mekanisme.<br />
Længde-spændings-relationer<br />
Den kraft eller spænding, en muskel kan udvikle, varierer med<br />
musklens udgangslængde. Udspændes eller strækkes en p<strong>as</strong>siv,<br />
hvilende muskel, stiger den udviklede spænding efter et kurve<strong>for</strong>løb,<br />
der kan <strong>for</strong>klares ud fra mængden af bindevæv i muskulaturen<br />
og dette vævs mekaniske eller el<strong>as</strong>tiske egenskaber. Musklens<br />
bindevæv består dels af el<strong>as</strong>tin, dels af kollagen. Ved udspænding<br />
af en muskel er det i første omgang el<strong>as</strong>tinet, der er<br />
ansvarligt <strong>for</strong> den udviklede spænding. Ved en større udspænding<br />
rettes kollagenfibrillerne ud, og på grund af kollagenets<br />
materialeegenskaber <strong>for</strong>øges stivheden af en p<strong>as</strong>sivt udspændt<br />
muskel med tiltagende grad af udspænding efter en nær eksponentiel<br />
sammenhæng. Denne sammenhæng mellem længde og<br />
spænding i en hvilende muskel kaldes musklens p<strong>as</strong>sive længdespændings-<strong>for</strong>hold.<br />
Stimuleres musklen til kontraktion, vil spændingen<br />
i musklen ved enhver given længde blive <strong>for</strong>øget. Denne<br />
spændings<strong>for</strong>øgelse som følge af muskelkontraktionen kaldes<br />
aktiv kraft eller spænding og vil tilsammen med den rent p<strong>as</strong>sive<br />
kraft opstået ved strækning af en muskel udgøre den totale<br />
muskelkraft/spænding, som kan overføres til sene/knogle (fig. 6).<br />
Karakteristisk <strong>for</strong> <strong>for</strong>holdet mellem aktiv muskelspænding og<br />
muskellængde er eksistensen af en optimal længde (L o) <strong>for</strong><br />
spændingsudvikling. Strækkes musklen ud over denne optimale<br />
længde, falder den aktive muskelspænding og nærmer sig 0 ved<br />
en længde svarende til ca 2 gange L o. Tilsvarende vil en <strong>for</strong>kor-
Spænding<br />
▲<br />
Aktiv spænding<br />
Hvilelængde<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Total spænding<br />
Figur 6. Musklens p<strong>as</strong>sive henholdsvis aktive længde-spændings-<strong>for</strong>hold. Den<br />
totale muskelkraft/spænding udgøres af summen af de to komponenter.<br />
(Gengivet efter Pitman and Peterson (14)).<br />
P<strong>as</strong>siv spænding<br />
Længde<br />
telse af musklen i <strong>for</strong>hold til den optimale længde bevirke et<br />
markant fald i den aktive muskelspænding, som ses at nærme sig<br />
0 ved en muskellængde på ca 0,5 gange L o.<br />
<strong>Det</strong>te karakteristiske længde-spændings-<strong>for</strong>hold <strong>for</strong> den aktive<br />
muskelspænding kan <strong>for</strong>klares ud fra det kontraktile apparats<br />
molekylære opbygning, og længde-spændings-relationen bliver<br />
dermed en af grundpillerne i teorien om “sliding filaments” og<br />
tværbrodannelsen. Den optimale muskellængde, L o, svarer således<br />
til musklens anatomiske hvilelængde, hvor sarcomerlængden<br />
er ca 2,2 µm, og actin- og myosinfilamenterne er i kontakt med<br />
hinanden i hele deres længde, og muligheden <strong>for</strong> tværbrodannelse<br />
der<strong>for</strong> størst mulig. Strækkes eller udspændes muskelfiberen til<br />
en sarcomerlængde på ca 3,6 µm, hives de kontraktile elementer<br />
fra hinanden, og tværbrodannelse og dermed aktiv spændingsudvikling<br />
bliver umulig. På tilsvarende vis vil en <strong>for</strong>kortning af muskulaturen<br />
bevirke, at actinfilamenterne “skygger <strong>for</strong> hinanden”,<br />
antallet af tværbrosteder reduceres, og dette i kombination med<br />
en interferens mellem filamenter og Z-skiven bevirker, at spændingsudviklingen<br />
nærmer sig nul (fig. 7).<br />
Vigtigt at bemærke er imidlertid, at i den intakte organisme vil<br />
muskellængden i høj grad være anatomisk bestemt. Ekstreme<br />
▲<br />
39
40<br />
Figur 7. Aktiv muskelkraft<br />
(spænding) ved <strong>for</strong>skellige<br />
sarcomerlængder.<br />
a) Udviklet kraft/spænding.<br />
b) Arrangement af muskelfilamenter.<br />
Ved en sarcomerlængde<br />
på under 2,0<br />
µm begynder de tynde filamenter<br />
at overlappe, og<br />
ved endnu kortere længder<br />
kommer myosinfilamenterne<br />
i kontakt med Z-skiven.<br />
Se tekst <strong>for</strong> detaljer. NB<br />
Værdier fra frømuskler. Tilsvarende<br />
sarcomerlængder<br />
hos mennesker er en anelse<br />
større. (Gengivet efter<br />
Jones and Round (8)).<br />
Kontrol af bevægelser<br />
a)<br />
Kraft<br />
(spænding)<br />
▲<br />
b)<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
·<br />
1,5<br />
4 3 2 1<br />
·<br />
2,0<br />
·<br />
2,5<br />
3,7<br />
2,2<br />
2,0<br />
1,6<br />
muskellængder med funktionelt betydende afvigelser fra den optimale<br />
muskellængde <strong>for</strong>ekommer der<strong>for</strong> kun i begrænset omfang.<br />
Kraft-h<strong>as</strong>tigheds-<strong>for</strong>hold<br />
Ud over graden af overlapning mellem myosin- og actinfilamenter,<br />
dvs muskellængden, påvirkes den præsterede kraft eller<br />
spænding i en muskel af den h<strong>as</strong>tighed, hvormed musklen <strong>for</strong>kortes<br />
eller <strong>for</strong>længes.<br />
<strong>Det</strong> grundlæggende <strong>for</strong>hold mellem muskelkraft og <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed<br />
(<strong>for</strong>ce-velocity) fremgår af fig. 8 og blev f<strong>as</strong>tlagt<br />
allerede i 1920’erne og 30’erne.<br />
·<br />
3,0<br />
·<br />
3,5 4,0<br />
▲<br />
Sarcomerlængde<br />
(µm)
100 ·<br />
75 ·<br />
50 ·<br />
25 ·<br />
% af<br />
Pmax<br />
▲<br />
0 · .<br />
25<br />
.<br />
50<br />
Kontrol af bevægelser<br />
albuefleksion<br />
knæfleksion<br />
knæekstension<br />
Figur 8. “Kl<strong>as</strong>sisk” <strong>for</strong>ce-velocity-kurve. Forholdet mellem kraft (i procent af maksimal<br />
isometrisk kraft) og muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed (i procent af maksimal<br />
ubel<strong>as</strong>tet <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed) <strong>for</strong> tre muskelsynergier. (Gengivet efter Asmussen<br />
og Hohwü-Christensen (2)).<br />
Stiger muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheden, falder den udviklede<br />
kraft hurtigt, indtil afslutningsvis en h<strong>as</strong>tighed nås, hvor ingen<br />
ydre kraft kan præsteres. Denne h<strong>as</strong>tighed defineres som den<br />
maksimale h<strong>as</strong>tighed <strong>for</strong> ubel<strong>as</strong>tet <strong>for</strong>kortning (Vmax). Tilsvarende<br />
kaldes den præsterede ydre kraft ved en <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed<br />
på 0 (dvs en isometrisk kontraktion uden bevægelse) Pmax.<br />
Udtrykkes den præsterede kraft ved en given h<strong>as</strong>tighed som procent<br />
af Pmax, bliver det muligt at sammenholde <strong>for</strong>ce-velocity-relationer<br />
<strong>for</strong> muskler af <strong>for</strong>skellig størrelse og deraf følgende <strong>for</strong>skelle<br />
i isometrisk styrke.<br />
Men hvor<strong>for</strong> falder kraften, når h<strong>as</strong>tigheden stiger? Igen ligger<br />
<strong>for</strong>klaringen i <strong>for</strong>hold relateret til tværbrodannelsen mellem actinog<br />
myosinfilamenter. For det første må det <strong>for</strong>ventes, at antallet<br />
af aktive eller tilkoblede tværbroer falder med voksende h<strong>as</strong>tighed,<br />
og <strong>for</strong> det andet vil den gennemsnitlige kraft udviklet pr<br />
aktiveret tværbro mindskes.<br />
Under en isometrisk kontraktion er det almindeligt at antage, at<br />
ca 80% af de mulige tværbroer på ethvert givet tidspunkt er tilkoblet.<br />
Forkorter musklen sig imidlertid, og de aktive steder på<br />
actinfilamenterne p<strong>as</strong>serer myosinhovederne med en vis h<strong>as</strong>tighed,<br />
nedsættes den tid, der er til rådighed <strong>for</strong> tværbro-tilkobling,<br />
væsentligt og bliver mindre og mindre, des hurtigere musklen<br />
.<br />
75<br />
.<br />
100<br />
% af Vmax<br />
▲<br />
41
42<br />
Kontrol af bevægelser<br />
<strong>for</strong>korter sig. Antallet af tilkoblede tværbroer bestemmer den<br />
præsterede muskelspænding, der således altid vil være mindre<br />
end under den rent isometriske kontraktion og stærkt faldende<br />
med stigende <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed. Medvirkende hertil er som<br />
nævnt, at den enkelte tværbro i sig selv vil præstere en mindre<br />
spænding, når musklen <strong>for</strong>kortes. I fig. 4 ses myosinmolekylet at<br />
indeholde en eftergivelig (compliant) del - S2. Ved en isometrisk<br />
kontraktion vil bevægelsen af myosinhovedet udspænde og<br />
strække den eftergivelige del og dermed udvikle spænding. Sker<br />
den tilstræbte udspænding af S2-delen imidlertid samtidig med, at<br />
musklen <strong>for</strong>korter sig, vil den modsat rettede bevægelse af actin i<br />
<strong>for</strong>hold til myosin imidlertid skubbe eller “krølle S2-delen sammen”<br />
og dermed reducere den udviklede spænding (jf fig. 4b).<br />
Af stor interesse i denne sammenhæng er <strong>for</strong>ce-velocity-relationen<br />
<strong>for</strong> de såkaldte excentriske muskelkontraktioner. Denne type<br />
kontraktioner er kendetegnet ved udstrækning af en aktivt kontra<strong>here</strong>t<br />
muskel og kan fx iagttages i visse af benmusklerne ved<br />
gang ned ad trapper. I fig. 9 er <strong>for</strong>ce-velocity-kurven udvidet med<br />
en excentrisk del, og det ses, hvorledes den præsterede kraft<br />
vokser med h<strong>as</strong>tigheden af strækningen, indtil et plateau nås<br />
med en maksimal excentrisk kraft, som er ca 1,8 gange større<br />
end musklens maksimale isometriske styrke.<br />
Forklaringen på disse høje kraft- eller spændingsniveauer under<br />
excentriske kontraktioner må igen søges på molekylært niveau.<br />
Figur 9. Force-velocity-kurven “udvidet” med en excentrisk del. Bemærk, at den<br />
præsterede kraft vokser med h<strong>as</strong>tigheden af strækningen. Se tekst <strong>for</strong> detaljer.<br />
(Gengivet efter Jones and Round (8)).<br />
·<br />
4<br />
·<br />
2<br />
Kraft<br />
P/Po<br />
▲<br />
2,0<br />
·<br />
0<br />
1,0<br />
Strækning Forkortning<br />
·<br />
2<br />
·<br />
4<br />
·<br />
6<br />
·<br />
8<br />
▲<br />
H<strong>as</strong>tighed (muskellængde · sek -1)
Kontrol af bevægelser<br />
Trækkes actinfilamenterne nemlig ud fra myosinfilamenterne i en<br />
muskel, vil den eftergivelige S2-del i de allerede aktiverede<br />
tværbroer udspændes i endnu højere grad end under en isometrisk<br />
kontraktion med en proportional <strong>for</strong>øgelse af den udviklede<br />
spænding i de aktive tværbroer til følge (jf fig. 4c).<br />
Kontraktions<strong>for</strong>mer: Statiske eller dynamiske<br />
Muskelkontraktioner, som medfører ændringer eller variation i<br />
muskellængden, kaldes under ét <strong>for</strong> dynamiske muskelkontraktioner.<br />
Begrebet omfatter såvel de nævnte muskelkontraktioner,<br />
hvor spændingsudviklingen sker under <strong>for</strong>kortning (de koncentriske<br />
muskelkontraktioner), som de tilfælde, hvor musklen udvikler<br />
spænding under <strong>for</strong>længelse (excentriske muskelkontraktioner).<br />
I modsætning hertil benævnes de isometriske muskelkontraktioner,<br />
hvor muskellængden er uændret under kontraktion,<br />
<strong>for</strong> statiske kontraktioner. Ved rent statiske kontraktioner udvikler<br />
musklen spænding, men udfører i fysisk <strong>for</strong>stand intet arbejde. I<br />
den intakte organisme spiller statiske muskelkontraktioner en vigtig<br />
rolle ved bl.a. at stabilisere og f<strong>as</strong>tholde ledpositioner, fx i den<br />
almindelige opretstående stilling (de muskler, hvis primære funktion<br />
er stillingsbevarende, kaldes posturale muskler). Som et væsentligt<br />
problemområde inden <strong>for</strong> ergonomien skal nævnes den<br />
af arbejds<strong>for</strong>holdene betingede statiske muskelbel<strong>as</strong>tning.<br />
Arbejdsbetinget statisk muskelbel<strong>as</strong>tning er karakteriseret ved i<br />
vid udstrækning at berøre ikke-postural muskulatur dvs muskler,<br />
der i fysiologisk <strong>for</strong>stand ikke er “beregnet” til denne kontraktions<strong>for</strong>m,<br />
hvilket i sig selv øger risikoen <strong>for</strong> udvikling af de<br />
såkaldte muskulære bel<strong>as</strong>tningslidelser.<br />
Under naturligt <strong>for</strong>ekommende bevægelsesmønstre domineret<br />
af dynamiske muskelkontraktioner (fx gang/løb) er det karakteristisk,<br />
at en strækning af en aktiveret muskel (excentrisk kontraktion)<br />
efterfølges direkte af en koncentrisk kontraktion af samme<br />
muskel. Denne kombination af excentrisk/koncentrisk<br />
muskelkontraktion repræsenterer en højst effektiv udnyttelse af<br />
muskelfunktionen og kaldes en “stretch shortening cycle (SSC)”<br />
(fig. 10).<br />
Den excentriske kontraktion (<strong>for</strong>spænding) øger markant<br />
præstationsevnen i den efterfølgende koncentriske f<strong>as</strong>e. Denne<br />
positive effekt skyldes dels en reudnyttelse (“genanvendelse”) af<br />
el<strong>as</strong>tisk energi oplagret i den excentriske f<strong>as</strong>e, dels en refleksbetinget<br />
lettelse eller potentiering af muskelaktiveringen i den koncentriske<br />
f<strong>as</strong>e opnået gennem aktivering af muskelreceptorer<br />
(muskeltene) under <strong>for</strong>spændingen (se afsnittet “Motorisk kontrol”).<br />
43
44<br />
Figur 10. Stretch shortening<br />
cycle (SSC) under gang.<br />
Strækning af præ-aktiveret<br />
muskel (A+B) efterfølges<br />
direkte af en koncentrisk<br />
kontraktion (C). (Gengivet<br />
efter Komi (10)).<br />
Kontrol af bevægelser<br />
A B C<br />
Muskelarkitektur<br />
Strækning Koncentrisk kontraktion<br />
Musklernes længde-spændings- og <strong>for</strong>ce-velocity-<strong>for</strong>hold, som<br />
grundlæggende afspejler egenskaber ved den kontraktile mekanisme,<br />
modificeres eller påvirkes i praksis af muskulaturens arkitektoniske<br />
opbygning.<br />
Tre variabler spiller en afgørende rolle: 1. Antallet af sarcomerer<br />
i serie (muskelfiberlængden), 2. Antallet af parallelt liggende<br />
sarcomerer eller muskelfibre (proportionalt med musklens<br />
tværsnitsareal) og endelig 3. Muskelfibrenes orientering i <strong>for</strong>hold<br />
til musklens trækretning (pennationsvinklen).<br />
Evnen til at producere kraft er således relateret til antallet af<br />
parallelt liggende sarcomerer (tværsnitsarealet), mens muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheden<br />
vokser proportionalt med muskellængden.<br />
Disse <strong>for</strong>hold er illustreret i fig. 11.<br />
For sarcomerer arrangeret i serie (a i fig. 11), vil kraften i hver<br />
af de intermediære halvsarcomerer være modsatrettet og der<strong>for</strong><br />
ude af stand til at summeres i fiberens længderetning. I praksis<br />
indebærer dette, at de intermediære sarcomerer i relation til kraft-
a)<br />
F3<br />
F2 F2 F1 F1 F2 F2 F3<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Figur 11. Udviklet kraft i henholdsvis serie- og parallelt<br />
arrangerede sarcomerer. I de serie-arrangerede sarcomerer (a)<br />
er kraften i de intermediære halvsarcomerer - F1 og<br />
F2 - modsatrettede og ude af stand til at summeres i fiberens<br />
længderetning. Arrangeres samme antal myosin- og actinfilamenter parallelt (b),<br />
udvikles fire gange så stor isometrisk kraft. (Gengivet efter Jones and Round (8)).<br />
udvikling modsvarer et stykke snor, som blot <strong>for</strong>binder de to sarcomerer<br />
i hver ende af muskelfiberen. Derimod vil h<strong>as</strong>tigheden<br />
af muskel<strong>for</strong>kortningen vokse stærkt med antallet af sarcomerer i<br />
serie. En muskelfiber bestående af én sarcomer, som <strong>for</strong>korter sig<br />
1 µm på en tiendedel sekund, vil opnå en <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed<br />
på 10 µm . s -1. Øges antallet af serie<strong>for</strong>bundne sarcomerer til 100,<br />
fås en muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed på 1 mm . s -1, mens <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheden<br />
<strong>for</strong> en muskel med længden 2,5 cm bestående<br />
af 10.000 sarcomerer i serie vokser til 10 cm . s -1! Denne nøje<br />
sammenhæng mellem længde og <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed bevirker,<br />
at muskel<strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheder ofte udtrykkes som (normaliseres<br />
til) sarcomer- eller muskellængder pr sekund, før <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheder<br />
<strong>for</strong> muskler af <strong>for</strong>skellig længde sammenlignes.<br />
I modsætning til de serielt <strong>for</strong>bundne sarcomerer vil parallelt<br />
liggende sarcomerers (b i fig. 11) <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed svare til<br />
den enkelte sarcomers <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tighed. Den udviklede<br />
kraft (F) derimod vil kunne <strong>for</strong>øges og summeres svarende til<br />
produktet af antallet af parallelt liggende sarcomerer (n) og den<br />
udviklede kraft i hver sarcomer (f), dvs F = n · f.<br />
Disse egenskaber optimeres i det funktionelle muskeldesign,<br />
hvor lange, slanke muskler favoriserer hurtige bevægelser, mens<br />
korte muskler med stort tværsnitsareal er bedst egnede til høj<br />
kraftudvikling med et lille energi<strong>for</strong>brug.<br />
I selve arrangementet af muskelfibrene skelnes mellem simple<br />
eller komplekst pennate (dvs fjer<strong>for</strong>mede) muskler. Den grundlæggende<br />
muskel-sene-enhed kan herudfra beskrives som et<br />
parallelogram dannet af muskelfibrene og de senestrøg, hvortil<br />
fibrene fæster i en mere eller mindre skrå vinkel (den føromtalte<br />
pennationsvinkel) (fig. 12). Egentlig ten<strong>for</strong>mede muskler med en<br />
b)<br />
45
Sene<br />
Fiber<br />
Sene<br />
Seneplade<br />
Lm<br />
46<br />
Fiber<br />
Figur 12. Muskel-seneenhed.<br />
Bemærk, at fiberlængden<br />
(L f ) er proportional<br />
med, men ikke identisk<br />
med muskellængden (L m ).<br />
Se tekst <strong>for</strong> detaljer. (Gengivet<br />
efter Kardel (9)).<br />
b<br />
Seneplade<br />
Lf<br />
α<br />
λ<br />
Fiber<br />
Figur 13. Kompleks pennat<br />
muskel bestående af to<br />
parallelogrammer. (Gengivet<br />
efter Alexander (1)).<br />
b<br />
α<br />
Kontrol af bevægelser<br />
tynd sene i hver ende - den traditionelle muskelopfattelse - er<br />
således næppe <strong>for</strong>ekommende.<br />
Definitionsmæssigt er <strong>for</strong>skellen mellem simple og komplekst<br />
pennate muskler bestemt af, om hele musklen består af et eller<br />
flere parallelogrammer (fig. 13). Funktionelt er <strong>for</strong>delen ved en<br />
komplekst pennat struktur, at den tillader placeringen af et stort<br />
antal parallelt liggende sarcomerer med stort tværsnitsareal og<br />
dermed stor styrke inden <strong>for</strong> et begrænset eller givent muskelvolumen.<br />
Bemærkelsesværdigt og kuriøst er det, at parallelogram-opfattelsen,<br />
dvs den pennate muskelstruktur, blev beskrevet af danskeren<br />
Niels Stensen allerede i 1600-tallet, men <strong>for</strong>k<strong>as</strong>tet og glemt<br />
og først genoplivet i dette århundrede. I fig. 14 er Niels Stensens<br />
originale tegning og model fra 1663 placeret sammen med den<br />
“nye model” fra 1935 (Feneis).<br />
Figur 14. Stensens originale skitse fra<br />
1663 og den “moderne” muskelmodel<br />
(Feneis, 1935). (Gengivet efter<br />
Kardel (9) og Schmalbruch (15)).
Samspil nervesystem/muskel<br />
Alle vore bevægelser udløses under normale omstændigheder af<br />
nerveimpulser fra de motoriske nerver til muskelfibrene. Ved<br />
depolarisering af nerveenderne, der udbreder sig over et lille<br />
område af muskelfiberen, afgives acetylcholin til spalterummet<br />
mellem nerveende og muskelfibermembran. Acetylcholinet bindes<br />
til receptorer i dette såkaldte motoriske endepladeområde,<br />
sædvanligvis placeret midt på muskelfiberen, og frembringer via<br />
hurtige ændringer i Na+ og K+-konduktansen en depolarisering<br />
af muskelfibermembranen.<br />
Frigives en tilstrækkelig mængde acetylcholin fra nerveenden,<br />
når depolariseringen et sådant omfang, at der udløses et aktionspotentiale,<br />
som helt analogt med nerveimpulsers udbredelse<br />
langs en nervefiber udbredes over hele den pågældende muskelfiber.<br />
En afgørende <strong>for</strong>skel på skeletmuskulatur og andre excitable<br />
væv er imidlertid, at depolariseringen ikke kun berører overfladen<br />
af fibrene, men også strækker sig ind i selve muskelfiberen<br />
gennem T-tubuli-systemet (T = transverse dvs på tværs). T-tubulisystemet<br />
er i princippet en invagination af overflademembranen,<br />
der som et rørsystem gennemtrænger muskelcellen. Kvantitativt<br />
kan betydningen af systemet aflæses i den kendsgerning, at Tsystemets<br />
overflade er 4,5 til 7 gange større end den samlede<br />
overflademembrans areal. Via systemet udbredes aktionspotentialet<br />
ind i muskelcellen og <strong>for</strong>årsager en frisætning af Ca 2+ fra det<br />
sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum til cellens indre (cytopl<strong>as</strong>maet). Den<br />
cytopl<strong>as</strong>matiske koncentration af frit Ca 2+ er som nævnt direkte<br />
bestemmende <strong>for</strong> muskelkontraktionen, og de begivenheder, som<br />
knytter udbredelsen af aktionspotentialer (excitation eller irritation)<br />
til kontraktion af muskelfiberen, kaldes under ét excitationskontraktions-kobling.<br />
En vigtig detalje er, at reetableringen af<br />
muskelfiberens exciterbarhed efter depolarisering, dvs en genoprettelse<br />
af Na + K + -gradienterne, <strong>for</strong>udsætter en høj koncentration<br />
af energikrævende Na + /K + -pumper i muskelfibermembranen.<br />
Na + /K + -pumpen (Na + /K + -ATP<strong>as</strong>en) er afgørende <strong>for</strong> opretholdelsen<br />
af muskel-membranpotentialet og en evt overskridelse af<br />
pumpekapaciteten under fx intenst muskelarbejde vil afgørende<br />
påvirke muskelfiberens exciterbarhed (jf bind II kapitel 3).<br />
Excitations-kontraktions-kobling<br />
Kontrol af bevægelser<br />
I fig. 15 illustreres skematisk <strong>for</strong>bindelsen mellem T-tubuli og det<br />
sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum (SR). SR er et membranbundet organel,<br />
som dels står i tæt kontakt med T-systemet, dels omslutter<br />
47
48<br />
Figur 15. T-tubuli og sarcopl<strong>as</strong>matisk<br />
reticulum (SR).<br />
Skematisk fremstilling.<br />
(Gengivet efter Kuorinka et<br />
al. (11)).<br />
Kontrol af bevægelser<br />
myosin/actinfilamenterne. Når depolariseringen p<strong>as</strong>serer gennem<br />
T-rørene, opstår en interaktion med det sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum<br />
resulterende i en frisættelse af Ca 2+ . <strong>Det</strong> frigjorte Ca 2+ spreder<br />
sig herpå ved diffusion langs sarcomererne, reagerer med troponin<br />
(se afsnittet “Kontraktionsmekanismen”) og udløser hermed<br />
tværbrodannelse og muskelkontraktion. Da diffusionsafstandene<br />
er korte (ca 1µm), er der tale om en hurtig proces, og tids<strong>for</strong>løbet<br />
fra initieringen af et aktionspotentiale i den motoriske endeplade,<br />
til den cytopl<strong>as</strong>matiske Ca 2+ -koncentration er <strong>for</strong>øget med en faktor<br />
1.000, er mindre end et millisekund.<br />
Da muskelkontraktion er betinget af den <strong>for</strong>højede Ca 2+ -koncentration,<br />
<strong>for</strong>udsætter afspænding eller relaksation af muskelcellen,<br />
at den cytopl<strong>as</strong>matiske Ca 2+ -koncentration igen falder til hvileværdien<br />
dvs ca 10 -8 M. <strong>Det</strong>te opnås dels via en kontinuerlig<br />
aktiv Ca 2+ -“pumpe” i SR-membranen, som pumper Ca 2+ tilbage til<br />
det sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum, dels via tilstedeværelse af Ca 2+ -<br />
bindende proteiner i SR og i cytopl<strong>as</strong>maet (calsequestrin og<br />
parvalbumin). Den totale varighed af en “calcium puls” (dvs hvileværdi<br />
- <strong>for</strong>højet niveau - hvileværdi) er i gennemsnit omkring<br />
1/20 sekund i skeletmuskulaturen, men betydelige variationer i<br />
pulsvarighed og dermed kontraktions/relaksations-h<strong>as</strong>tighed ses<br />
mellem såkaldte hurtige og langsomme muskelfibre (jf afsnittet<br />
“Kl<strong>as</strong>sificering af motoriske enheder”).<br />
Hvorledes depolarisering (aktionspotentialer) i T-rørene præcist<br />
T-tubuli Sarcopl<strong>as</strong>matisk<br />
reticulum<br />
Ca 2+<br />
Ca 2+<br />
ATP<br />
Ca 2+<br />
Calcium pumpe<br />
Ca 2+ - ATP<strong>as</strong>e<br />
ADP<br />
Ca 2+<br />
Ca 2+<br />
T-tubuli
esulterer i en frisættelse af Ca 2+ fra det sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum,<br />
repræsenter et kritisk, men delvist ubesvaret spørgsmål i<br />
hele excitations-kontraktions-koblingen, og såvel mekanisk som<br />
kemisk signaloverførsel er nævnt som muligheder. En teoretisk<br />
mulig mekanisme er knyttet til tilstedeværelsen af “spændingsfølere”<br />
(voltage sensors) i T-tubuli-membranen. I fig. 16 illustreres,<br />
hvorledes en depolarisering i T-tubuli via spændingsfølere rent<br />
mekanisk tænkes at åbne calciumkanaler i SR-membranen, hvorved<br />
calcium kan diffundere fra hulrummet i det sarcopl<strong>as</strong>matiske<br />
reticulum til cytopl<strong>as</strong>maet.<br />
Motorisk enhed<br />
Kontrol af bevægelser<br />
I den udviklede muskel <strong>for</strong>syner eller innerverer en enkelt motorisk<br />
<strong>for</strong>hornscelle i rygmarven (α -neuron) gennem sine axonale<br />
<strong>for</strong>greninger et antal muskelfibre spredt over et område svarende<br />
til op mod en tredjedel af musklens tværsnitsareal. Innervationen<br />
er i r<strong>as</strong>ke muskler stort set tilfældig, hvilket betyder, at tilstødende<br />
“nabo”-muskelfibre normalt innerveres af <strong>for</strong>skellige α -motorneuroner.<br />
Begrebet motorisk enhed (motor unit) omfatter definiti-<br />
Figur 16. Teoretisk model <strong>for</strong> frisættelse af Ca 2+ fra det sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum<br />
(SR). Depolarisering i T-tubuli får såkaldte spændingsfølere (voltage sensors)<br />
til at bevæge sig udad, hvorved calciumkanaler i SR-membranen åbnes.<br />
(Gengivet efter Jones and Round (8)).<br />
T-tubuli hulrum<br />
T-tubuli<br />
membran<br />
SR membran<br />
Fremadskridende depolarisering<br />
+<br />
+<br />
SR hulrum Lagret calcium<br />
+<br />
+<br />
-<br />
Ca 2+<br />
49
50<br />
Figur 17. Motorisk enhed<br />
(motor unit) omfattende en<br />
motorisk <strong>for</strong>hornscelle,<br />
dens axon med terminale<br />
<strong>for</strong>greninger samt de muskelfibre,<br />
den innerverer.<br />
(Gengivet efter B<strong>as</strong>majian<br />
og De Luca (3)).<br />
Kontrol af bevægelser<br />
onsmæssigt en motorisk <strong>for</strong>hornscelle, dens axon med terminale<br />
<strong>for</strong>greninger samt de muskelfibre, den innerverer (fig. 17).<br />
B. Axon<br />
Rygmarv<br />
Motorisk <strong>for</strong>hornscelle<br />
A. Cellelegeme<br />
Muskelfibre<br />
Den motoriske enhed er skeletmuskulaturens mindste funktionelle<br />
enhed, idet en nerveimpuls fra den motoriske <strong>for</strong>hornscelle<br />
medfører en næsten synkron aktivering af alle muskelfibrene i<br />
den pågældende enhed. Som nævnt i indledningen er den motoriske<br />
enhed nøgleelementet i den nervøse kontrol af muskelkontraktion/bevægelse,<br />
ofte refereret til som: “det endelige fælles<br />
led” (the final common pathway) <strong>for</strong> udførelsen af al motorisk<br />
adfærd.<br />
Antallet af muskelfibre i en enkelt motorisk enhed kan variere<br />
stærkt fra omkring 15 til 1.900. <strong>Det</strong> antages ofte, at specielt muskler<br />
karakteriseret ved krav om fine detaljerede bevægelser og<br />
nøje graderede kontraktioner (fx øjenmuskler) generelt består af<br />
motoriske enheder med relativt få fibre pr enhed. Antagelsen<br />
synes imidlertid b<strong>as</strong>eret på en begrænset dokumentation.<br />
Ud over <strong>for</strong>skelle i antallet af fibre pr enhed adskiller motoriske<br />
enheder sig med hensyn til kontraktile egenskaber (kontraktionsh<strong>as</strong>tighed,<br />
modstandskraft mod træthed etc), ligesom muskelfibrene<br />
i en given motorisk enhed histokemisk og fysiologisk er af<br />
samme type. En egentlig inddeling eller kl<strong>as</strong>sificering af motori-
ske enheder b<strong>as</strong>eret på såvel funktionelle <strong>for</strong>skelle som histokemiske<br />
eller biokemiske analyser af muskelfibre er etableret (se<br />
afsnittet “Kl<strong>as</strong>sificering af motoriske enheder”).<br />
Kraftregulering<br />
Kontrolleret motorisk adfærd <strong>for</strong>udsætter en regulering af<br />
muskelkraften fra diskrete, næsten umærkelige kontraktioner til<br />
maksimal muskelkontraktion. Nervesystemets præcise gradering<br />
af muskelkontraktionens styrke er hovedsageligt b<strong>as</strong>eret på to<br />
mekanismer: 1. Ændringer i stimulerings- eller fyringsfrekvens af<br />
aktionspotentialer (rate coding) og 2. Ændringer i antallet af aktive<br />
motoriske enheder (recruitment).<br />
Stimuleres en muskel (enkelt fiber, motorisk enhed eller hele<br />
musklen) med et aktionspotentiale, udløses en såkaldt twitch.<br />
Twitchen repræsenterer musklens mekaniske respons på en<br />
enkelt stimulus, og kraft-tids-profilen i en twitch karakteriseres<br />
ved tre enkeltmål: Kontraktionstiden (time to peak tension), dvs<br />
tiden det tager <strong>for</strong> spændingen at nå sit maksimum, peak- eller<br />
spidskraften og endelig tiden fra peak-kraften til det tidspunkt,<br />
hvor kraften er faldet til halvdelen af peak-værdien (1/2 afslapningstid<br />
eller 1/2 relaxation time). Se fig. 18.<br />
Figur 18. Muskel-“twitch” karakteriseret ved tre enkeltmål: Kontraktionstid (CT),<br />
peak- eller spidskraft (peak <strong>for</strong>ce) og 1/2 afslapningstid (1/2 relaxation time, RT).<br />
Se teksten. (Gengivet efter Enoka (4)).<br />
Peakkraft<br />
CT 1/2 RT<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Stimuleres musklen igen - inden afslapning er genoprettet dvs i<br />
den såkaldte aktive f<strong>as</strong>e - summeres det mekaniske svar, og den<br />
udviklede kraft bliver større end efter en enkelt stimulus. Forøges<br />
antallet af stimuli pr sekund, ses en samtidig <strong>for</strong>øgelse af den<br />
mekaniske spænding, og kraftprofilen ændrer <strong>for</strong>m fra et “savtakket”<br />
<strong>for</strong>løb, til et plateau nås, hvor spændingen ikke længere<br />
øges ved en <strong>for</strong>øget stimuleringsfrekvens, og musklen siges at<br />
være i tetanus (fig. 19).<br />
51
▲<br />
3 ·<br />
2 ·<br />
1 ·<br />
Relativ<br />
spænding<br />
A<br />
Twitch<br />
100<br />
200<br />
B<br />
Figur 19. Forøget relativ<br />
muskelspænding ved successivt<br />
stigende stimuleringsfrekvens.<br />
Figuren illustrerer<br />
et <strong>for</strong>løb fra enkelt<br />
stimulus (twitch respons,<br />
yderst til venstre) over<br />
summation til fuldstændig<br />
tetanus (stimuleringsfrekvens<br />
100 stimuli (S) pr<br />
sekund). (Gengivet efter<br />
Luciano et al. (12)).<br />
Figur 20. Regulering af<br />
muskelkraft gennem aktivering<br />
af flere motoriske<br />
enheder (rekruttering). Små<br />
motoriske enheder rekrutteres<br />
først, mens store<br />
motoriske enheder aktiveres<br />
ved høje kraftniveauer.<br />
(Gengivet efter Jones and<br />
Round (8)).<br />
Summation<br />
· · ·<br />
· · · · · · · ·<br />
300 400 500<br />
600 700<br />
C<br />
800 900<br />
Tetanus<br />
s s s s s s sssssssssssssssssssssssssssssssss<br />
Kraft Store<br />
▲<br />
hurtige<br />
enheder<br />
Små langsomme<br />
enheder<br />
▲<br />
Antal rekrutterede enheder<br />
1.000<br />
Den <strong>for</strong>øgede mekaniske spænding ved repetitiv stimulering<br />
kan relateres til en vedligeholdt høj Ca 2+ -koncentration omkring<br />
myosin/actinfilamenterne. Herved <strong>for</strong>længes den tid, hvor<br />
tværbroerne er aktive; el<strong>as</strong>tiske komponenter i musklen kan nu<br />
strækkes helt ud, og optimal spændingsudvikling opnås. Relativt<br />
betragtet varierer <strong>for</strong>holdet mellem den maksimale kraftudvikling<br />
ved en enkelt twitch og den maksimale tetaniske kraft mellem<br />
1:1,5 og 1:10, dvs kraftudviklingen ved en fuldstændig tetanus vil<br />
være fra 1/2 til 10 gange større end ved en enkelt twitch.<br />
Ud over disse ændringer i twitch-tetanus-<strong>for</strong>holdet på grund af<br />
øget stimulerings/fyrings-frekvens kan den totale muskelkraft<br />
øges gennem aktivering af flere motoriske enheder (rekruttering).<br />
Ved svage kontraktioner rekrutteres i første omgang små motoriske<br />
enheder med et meget beskedent kraftbidrag. Øges muskelaktiveringen,<br />
rekrutteres successivt større og større motoriske<br />
enheder. Denne størrelsesbestemte rekruttering er først beskrevet<br />
af Henneman og kaldes “Hennemans størrelses-princip”. Den<br />
funktionelle betydning af princippet er en trinvis <strong>for</strong>øgelse af<br />
muskelkraften: Ved svage kontraktioner er trinene små (små<br />
motoriske enheder) og kraft<strong>for</strong>øgelsen <strong>for</strong>holdsvis glat, mens der<br />
ved højere kontraktionsniveauer sker tydelige spring i kraftudviklingen,<br />
hvorved den præcise kontrol over kraftudviklingen reduceres<br />
betragteligt (fig. 20). Baggrunden <strong>for</strong> “størrelses-princippet”<br />
er en differentieret aktivering af de respektive motorneuroner i<br />
rygmarven. Motorneuronerne i de små motor units har en lavere<br />
aktiveringstærskel og en stærkere synaptisk excitation end motorneuronerne<br />
i de store enheder og vil der<strong>for</strong> blive aktiveret først.<br />
Størrelses-princippet er, som det fremgår, en generel beskrivelse<br />
af et hyppigt <strong>for</strong>ekommende aktiveringsmønster. I praksis<br />
optræder imidlertid afvigelser fra princippet. Specielt i situationer,<br />
som stiller usædvanlige krav til den motoriske adfærd, fx hurtige<br />
bevægelser eller kontrollerede excentriske kontraktioner, ses et<br />
▲<br />
Tid (ms)
andet evt omvendt rekrutteringsmønster, og man taler om måleller<br />
opgave-relateret rekruttering.<br />
<strong>Det</strong> skal understreges, at de to metoder til kraftregulering -<br />
rekruttering og fyringsfrekvensøgning - er samtidigt <strong>for</strong>ekommende<br />
processer. Den relative betydning af de to metoder er imidlertid<br />
<strong>for</strong>skellig ved <strong>for</strong>skellige kraftniveauer, ligesom der ses store<br />
variationer mellem individuelle muskler og muskelgrupper. Tilsyneladende<br />
benytter små muskler (fx håndens muskler) primært<br />
frekvensændringer <strong>for</strong> at regulere muskelkraften, mens ændret<br />
rekrutteringsgrad dominerer i de store ekstremitetsmuskler. Ved<br />
en successiv øgning af muskelkraften er rekruttering af nye motoriske<br />
enheder således afsluttet ved ca 50% af maksimal kraft i<br />
små muskelgrupper, men <strong>for</strong>tsætter helt op til 90-100% af maksimal<br />
kraft i de større muskler. <strong>Det</strong> er sandsynligt, at <strong>for</strong>skellen er<br />
bestemt af behovet <strong>for</strong> en mere præcis og kontrolleret kraftudvikling<br />
i de små muskelgrupper.<br />
Nervesystemets kontrol/regulering af kraftudviklingen er således<br />
mere varieret og kompleks, end det umiddelbart fremstår. To<br />
fænomener kan tjene som illustration. Stimuleres en motorisk<br />
enhed med en given gennemsnitlig fyringsfrekvens, fx 20 impulser<br />
pr sekund, vil en meget kort afstand mellem de to første aktionspotentialer<br />
- en såkaldt doublet - medføre en markant <strong>for</strong>øget<br />
kraftudvikling (på engelsk kaldet: the catch property of muscle).<br />
Tilsvarende ses kraftudviklingen i en twitch i visse situationer at<br />
være <strong>for</strong>øget efter en <strong>for</strong>udgående kontraktion, dvs de samme<br />
elektriske stimuli medfører nu en øget kraftudvikling. Denne<br />
såkaldte twitch potentiation (<strong>for</strong>stærkning) er, skønt relativt<br />
dårligt undersøgt, af væsentlig betydning <strong>for</strong> et optimalt samspil<br />
mellem nervesystem og muskel under langvarige, udtrættende<br />
muskelkontraktioner.<br />
Kl<strong>as</strong>sificering af motoriske enheder<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Motoriske enheder kl<strong>as</strong>sificeres eller inddeles på baggrund af<br />
karakteristiske funktionelle eller fysiologiske parametre som fx<br />
kontraktionsh<strong>as</strong>tighed (time to peak tension) og modstandskraft<br />
mod træthed. Parallelt med denne direkte funktionelle inddeling<br />
er motoriske enheder søgt kl<strong>as</strong>sificeret ud fra en histokemisk/biokemisk<br />
analyse af muskelfibrene i en given motorisk enhed.<br />
Trods en stor grad af overlapning mellem fysiologiske (funktionelle)<br />
egenskaber i den motoriske enhed og histo- eller biokemiske<br />
karakteristika ved muskelfibrene i den pågældende enhed,<br />
har den samtidige anvendelse af såvel direkte som indirekte inddelingskriterier<br />
medført en vis uklarhed.<br />
En funktionel/fysiologisk inddeling af motoriske enheder i kat-<br />
53
54<br />
Kontrol af bevægelser<br />
temuskler ud fra kontraktionsh<strong>as</strong>tighed og modstandskraft mod<br />
træthed resulterer i tre grupper: langsomme (slow twitch, ST),<br />
hurtige, træthedsresistente (f<strong>as</strong>t twitch fatigue resistant, FR) og<br />
hurtige, let udtrætbare (f<strong>as</strong>t twitch fatigueable, FF).<br />
Hovedkriteriet <strong>for</strong> en inddeling i langsomme henholdsvis hurtige<br />
motoriske enheder er som nævnt kontraktionsh<strong>as</strong>tigheden.<br />
Sammenlignes langsomme og hurtige motoriske enheder, ses<br />
afledt heraf en række karakteristiske <strong>for</strong>skelle (fig. 21). Såvel<br />
“time to peak tension” som 1/2-relaksationstid (jf afsnittet “Kraftregulering”)<br />
er langsommere i en slow twitch-enhed, mens fusionsfrekvensen,<br />
dvs den innervationsfrekvens, som resulterer i tetanus,<br />
er højere i en f<strong>as</strong>t twitch-enhed. Den videre kl<strong>as</strong>sificering i<br />
relation til modstandskraft mod træthed <strong>for</strong>etages ud fra en standardiseret<br />
træthedstest; evt kan en stimuleringsprotokol, som<br />
medfører en vedligeholdt tetanus af 2-6 min.’s varighed, anvendes.<br />
Forholdet mellem den initiale peak kraft og peak kraften<br />
efter 2 min. kaldes “træthedsindeks” og vil typisk være >0,75 i de<br />
træthedsresistente motoriske enheder (type S og FR), men
200 Hz<br />
100 Hz<br />
50 Hz<br />
20 Hz<br />
10 Hz<br />
5 Hz<br />
1 Hz<br />
a) Soleus b) EDL<br />
1s<br />
Katte/gnaver muskler:<br />
Direkte Indirekte<br />
S (slow twitch) SO (slow oxidative)<br />
200 Hz<br />
100 Hz<br />
75 Hz<br />
50 Hz<br />
20 Hz<br />
10 Hz<br />
1 Hz<br />
FR (f<strong>as</strong>t twitch fatigue resistant) FOG (f<strong>as</strong>t oxidative/glycolytic)<br />
FF (f<strong>as</strong>t twitch fatigueable) FG (f<strong>as</strong>t glycolytic)<br />
Tabel 1. Kl<strong>as</strong>sificering af motoriske enheder ud fra henholdsvis funktionelle<br />
egenskaber (direkte kl<strong>as</strong>sificering) og fibertype-karakteristika<br />
(indirekte kl<strong>as</strong>sificering).<br />
Humane muskler:<br />
55<br />
Indirekte Indirekte<br />
Figur 21. Kraftudvikling<br />
ved varierende stimuleringsfrekvens<br />
(1 til 200 Hz)<br />
i muskler domineret af<br />
henholdsvis langsomme,<br />
slow twitch motoriske<br />
enheder (a - soleus) og<br />
hurtige, f<strong>as</strong>t twitch motoriske<br />
enheder (b - extensor<br />
digitorum longus). (Isolerede<br />
muskler fra mus). (Gengivet<br />
efter Jones and Round<br />
(8)).<br />
Type I ST (slow twitch)<br />
Type IIA FTa (f<strong>as</strong>t twitch a)<br />
Type IIB FTb (f<strong>as</strong>t twitch b)
56<br />
Kontrol af bevægelser<br />
ningen. Eksistensen af en bred vifte af iso<strong>for</strong>mer med <strong>for</strong>skellige<br />
fysiologiske karakteristika antyder, at muskelfiber-sammensætningen<br />
i en muskel snarere end et tre-delt system udgøres af et<br />
bredt kontinuum af fibertyper. Den nervøse aktivering af musklen<br />
bliver <strong>here</strong>fter bestemmende <strong>for</strong>, hvilken speciel genetisk kombination<br />
og dermed iso<strong>for</strong>m som primært kommer til udtryk.<br />
Motorisk kontrol<br />
Menneskets kontrol af bevægelser kan anskues som et hierarkisk<br />
system til styring af effekt-organet: den motoriske enhed. B<strong>as</strong>isniveauet<br />
udgøres af et antal simple reflekser og stereotype<br />
bevægelsesmønstre (fx gangbevægelser). Disse b<strong>as</strong>iselementer,<br />
som er medfødte eller “genetisk programmerede” og dermed<br />
ikke <strong>for</strong>drer egentlig indlæring, fungerer som byggestene (subrutiner)<br />
<strong>for</strong> komplicerede, indlærte bevægelser, der styres fra<br />
højere niveauer i hjernen. I selve opbygnings- eller etableringsf<strong>as</strong>en<br />
af disse komplekse motoriske programmer til styring af subrutinerne<br />
<strong>for</strong>udsættes en præcis strategi eller indlæringsprocedure.<br />
Udgangspunktet <strong>for</strong> en logisk programopbygning er, at endemålet,<br />
“Sollwert” (det der skal være fx et løft af en kop) sammenlignes<br />
med det rent faktiske <strong>for</strong>løb, “Istwert” (dvs det der er). <strong>Det</strong><br />
rent faktiske <strong>for</strong>løb (Istwert) meddeles via sensoriske receptorer<br />
tilbage til hjernen, hvor det ønskede og det opnåede resultat<br />
sammenlignes, og <strong>for</strong>skellen kan vurderes. Kernen i etablering af<br />
et egentligt program er nu b<strong>as</strong>eret på at lagre eller gemme netop<br />
den aktiveringsprocedure, der bedst eliminerer differencen, således<br />
at Istwert nærmer sig Sollwert.<br />
Ved langsomme bevægelser kan sammenligningen finde sted<br />
kontinuerligt, og man taler om “closed loop” kontrol, hvor feedback<br />
fra periferien kan benyttes til korrektion, mens bevægelsen<br />
rent faktisk <strong>for</strong>egår. Er bevægelserne hurtige, fx skrivem<strong>as</strong>kineanslag,<br />
vil et sensorisk feedback først nå de højere nervøse centre,<br />
efter at bevægelsen de facto er afsluttet. Disse såkaldte ballistiske<br />
bevægelser må nødvendigvis være <strong>for</strong>programmerede, og<br />
funktionen af den sensoriske tilbagekobling i indlæringsprocessen<br />
bliver at justere programmet inden næste gentagelse.<br />
Bevægelsen kontrolleres her i et “open loop” system, hvor princippet<br />
er “feed-<strong>for</strong>ward” i modsætning til “feedback” kontrol.<br />
I fig. 22 er de opridsede elementer i den motoriske kontrol<br />
angivet skematisk. Den specielle præcisering af kropsholdning<br />
eller posture i skemaet pointerer, at specielt <strong>for</strong> det opretstående,
Sensorisk feedback<br />
Kropsholdning<br />
Bevægelsesh<strong>as</strong>tighed/retning<br />
Istwert<br />
"Spinale reflekser"<br />
tobenede menneske er opretholdelsen af en vel balanceret stilling<br />
en vigtig del af alle motoriske programmer.<br />
To nøgleelementer i modellen i øvrigt skal fremhæves. Dels<br />
betydningen af den sensoriske in<strong>for</strong>mation eller feedback fra<br />
musklerne selv (se afsnittet “Muskel-seneten”), dels eksistensen af<br />
en veldefineret “comparator”, hvor Sollwert og Istwert sammenholdes,<br />
og som anatomisk i vid udstrækning er identisk med<br />
cerebellum (lillehjernen) (se afsnittet “Udførelse af bevægelser”).<br />
Muskel-seneten: Reflekser og sensorisk feedback<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Målrettet bevægelsesplan<br />
Sollwert<br />
Comparator<br />
W<br />
Motorisk program<br />
<strong>Det</strong> sensoriske feedback med in<strong>for</strong>mation om muskellængde og<br />
-spænding, leddenes position osv har to vigtige funktioner i den<br />
motoriske kontrol. Muskelkontraktionen influeres direkte via<br />
såkaldte “proprioceptive” refleksbaner, og samtidig sendes in<strong>for</strong>mation<br />
gennem <strong>as</strong>cenderende baner til cerebellum og dele af<br />
storhjernens cortex. To sanseorganer i selve muskulaturen:<br />
muskel- og seneten er af speciel betydning.<br />
Muskeltenene findes <strong>for</strong>delt i hele muskelbugen og <strong>for</strong>midler<br />
in<strong>for</strong>mation om såvel muskellængde som tidsmæssige ændringer<br />
i muskellængden. Hver muskelten består af 3-12 højt specialiserede<br />
muskelfibre indeholdt i en bindevævskapsel. Disse såkaldte<br />
57<br />
Figur 22. Skematisk fremstilling<br />
af hovedelementerne<br />
i motorisk kontrol og<br />
“programopbygning”.<br />
(Gengivet efter Hultborn<br />
(7)).
58<br />
Motorisk<br />
Figur 23. Muskeltenen.<br />
Bemærk placeringen parallelt<br />
med de ekstrafusale<br />
fibre og den dobbelte<br />
innervation af muskeltenen<br />
med henholdsvis motoriske<br />
og sensoriske nerver.<br />
(Gengivet efter Guyton<br />
(5)).<br />
Kontrol af bevægelser<br />
intrafusale (dvs inde i kapslen) fibre er anatomisk placeret parallelt<br />
med den store majoritet af “normale” eller ekstrafusale<br />
muskelfibre. I fig. 23 er vist muskeltenen og dens placering i <strong>for</strong>hold<br />
til de ekstrafusale fibre. Samtidig fremgår den dobbelte<br />
innervation af muskeltenen med henholdsvis sensoriske og motoriske<br />
nerver, som er af væsentlig betydning <strong>for</strong> muskeltenens<br />
funktion.<br />
∝ γ Ia II γ<br />
14µ 5µ<br />
17µ 8µ 5µ<br />
Kapsel<br />
Væskefyldt<br />
hulrum<br />
1 cm<br />
Sensorisk Motorisk<br />
Intrafusale<br />
fibre<br />
Ekstrafusale<br />
fibre<br />
<strong>Det</strong> adækvate irritament, som aktiverer muskeltenen, er en<br />
udstrækning af den receptoriske midterdel. Aktivering kan, som<br />
det fremgår af figuren, finde sted dels ved en udstrækning af den<br />
muskel, hvori muskeltenen er placeret, dels ved en stimulering af<br />
de motoriske γ -nerver til muskeltenens endeområder, hvorved de<br />
intrafusale muskelfibre kontra<strong>here</strong>s. En underinddeling af de<br />
intrafusale fibre i henholdsvis bag- og chain-fibre med hver deres<br />
sensoriske innervation (type Ia og II afferenter, se fig. 23) er baggrunden<br />
<strong>for</strong> muskeltenens evne til at videregive differentieret<br />
in<strong>for</strong>mation om enten absolut muskellængde (via type II afferenterne)<br />
eller længde<strong>for</strong>andringer/h<strong>as</strong>tighed (via type Ia afferenterne).<br />
Den reflektoriske betydning af muskeltenen kendes fra strækrefleksen.<br />
En p<strong>as</strong>siv strækning af en muskel fører til stimulation af<br />
Ia afferenterne, som har direkte excitatorisk kontakt med de α -<br />
motorneuroner i rygmarven, som innerverer musklen. Samtidig<br />
udløses - via et interneuron - en hæmning af den antagonistiske<br />
muskel. Stimulering af Ia afferenterne resulterer på denne måde i
en <strong>for</strong>øget muskelkontraktion i den udstrakte muskel, således at<br />
udstrækningen modvirkes.<br />
Under voluntær (frivillig) kontraktion vil systemet således <strong>for</strong>søge<br />
at holde muskellængden “konstant” på trods af bel<strong>as</strong>tningsændringer.<br />
Interessant er det imidlertid, at der hos en normal person<br />
i hvile ikke <strong>for</strong>ekommer toniske strækreflekser. <strong>Det</strong> vil sige,<br />
at en p<strong>as</strong>siv muskeludspænding ikke <strong>for</strong>årsager muskelkontraktion.<br />
(Den eneste undtagelse er den såkaldte patellarrefleks, hvor<br />
et kortvarigt slag på senen på grund af den meget hurtige længde<strong>for</strong>øgelse<br />
af musklen udløser en refleksmæssig kontraktion).<br />
Under visse typer af bevægelse er muskeltenens følsomhed imidlertid<br />
“skruet op”, og strækrefleksen får en vigtig funktionel<br />
betydning. Denne mulighed <strong>for</strong> at regulere strækrefleksens styrke<br />
illustrerer, at muskeltenen ikke blot er en “p<strong>as</strong>siv” receptor. Bl.a.<br />
via de motoriske γ -nerver til muskeltenens ender kan de intrafusale<br />
fibres længde - og dermed receptorområdets følsomhed -<br />
graderes og tilp<strong>as</strong>ses varierende behov <strong>for</strong> en <strong>for</strong>øget henholdsvis<br />
<strong>for</strong>mindsket muskelkontraktion. Et illustrativt eksempel er den<br />
såkaldte “bel<strong>as</strong>tningskompenserende servo-styring” af muskelkontraktioner.<br />
Normalt aktiveres α - og γ -motorneuroner samtidigt og<br />
parallelt under udførelsen af voluntære bevægelser fx løft af en<br />
k<strong>as</strong>se. Forløber bevægelsen (muskel<strong>for</strong>kortningen) som planlagt,<br />
vil de intra- og ekstrafusale fibre <strong>for</strong>kortes med samme h<strong>as</strong>tighed,<br />
og det sensoriske feedback vil være konstant. Er k<strong>as</strong>sen imidlertid<br />
tungere end estimeret, vil kontraktionskraften ikke være tilstrækkelig,<br />
og kun de intrafusale fibre vil <strong>for</strong>korte sig; herved<br />
udløses imidlertid en bel<strong>as</strong>tningskompenserende strækrefleks,<br />
som øger kontraktionskraften i de normale/ekstrafusale fibre.<br />
Senetene (Golgi seneorganer) er indkapslede sanseorganer placeret<br />
i musklens senefæste (fig. 24). I gennemsnit er ca 10-15<br />
muskelfibre <strong>for</strong>bundet med hvert Golgi seneorgan. Innervation af<br />
senetenen udgøres af type Ib afferenter, og i modsætning til<br />
muskeltenen registrerer og reagerer seneorganet på spændingseller<br />
kraftudvikling i de tilkoblede muskelfibre.<br />
Muskel<br />
Nerve fiber<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Sene<br />
59<br />
Figur 24. Golgi seneorgan,<br />
senetenen, lokaliseret til<br />
musklens senehæfte og<br />
placeret i direkte <strong>for</strong>længelse<br />
af de ekstrafusale fibre.<br />
(gengivet efter Guyton (5)).
60<br />
Kontrol af bevægelser<br />
Koblingsmønstret <strong>for</strong> de sensoriske nerver fra senetenen resulterer<br />
i, at der via et interneuron udøves en reflektorisk hæmning<br />
af motorneuronerne til den muskel, hvor senetenen er placeret,<br />
og en reciprok excitation af antagonistens motorneuroner. Golgi<br />
seneorganet er uhyre følsomt, og kraftudviklingen fra én eneste<br />
motorisk enhed er nok til at blive registreret; rygmarven og hjernen<br />
bliver således kontinuerligt in<strong>for</strong>meret om musklernes kontraktionskraft.<br />
Funktionelt er en afgørende rolle <strong>for</strong> senetenen at<br />
medvirke til en ensartet <strong>for</strong>deling af musklens spændingsudvikling<br />
på mange <strong>for</strong>skellige muskelfibre. Princippet er, at fibre eller<br />
motoriske enheder med <strong>for</strong> stor spænding hæmmes, mens de,<br />
der udøver <strong>for</strong> lidt spænding, fremmes, <strong>for</strong>di reflekshæmningen<br />
fjernes. Her er med andre ord tale om et vigtigt beskyttelsessystem,<br />
som ideelt set reducerer eller modvirker sandsynligheden<br />
<strong>for</strong> en kritisk overbel<strong>as</strong>tning og ødelæggelse af enkelte muskelfibre.<br />
Samspillet muskel/seneten. <strong>Det</strong> synes indlysende, at reflekser<br />
udløst fra muskel/seneten i mange tilfælde vil modvirke hinanden.<br />
Eksempelvis vil en <strong>for</strong>øget ydre bel<strong>as</strong>tning under muskelkontraktion<br />
samtidig <strong>for</strong>længe musklen og øge spændingen i de<br />
enkelte fibre. Muskeltensystemet vil i dette tilfælde søge at <strong>for</strong>øge<br />
kontraktionskraften <strong>for</strong> at opretholde muskellængden, mens<br />
senetenene vil hæmme muskelkontraktionen <strong>for</strong> at få den oprindelige<br />
spænding tilbage.<br />
I andre tilfælde vil reflekserne virke sammen. Under langvarige,<br />
vedholdende muskelkontraktioner med en konstant ydre bel<strong>as</strong>tning<br />
vil træthed bevirke, at det fx bliver sværere og sværere at<br />
holde en tung byrde. Muskelkraften <strong>for</strong>mindskes, og byrden får<br />
nu musklen til at <strong>for</strong>længes. Resultatet bliver, at senetenenes<br />
hæmning af motorneuronerne mindskes, og muskeltenens excitation<br />
af samme motorneuroner fremmes, hvorved den opståede<br />
muskeltræthed kompenseres. Nyere undersøgelser antyder imidlertid,<br />
at denne traditionelle opfattelse af muskeltensystemet som<br />
en effektiv mekanisme til at kompensere <strong>for</strong> muskeltræthed er en<br />
simplificering. Under vedvarende isometrisk muskelkontraktion<br />
med konstant ydre kraft er påvist en progressiv reduktion af<br />
impulsaktiviteten i afferenter fra muskeltenene. I denne situation<br />
synes det gradvise bortfald af muskeltenenes excitation af α -<br />
motorneuronerne at bidrage til de stigende problemer og den<br />
oplevede anstrengelse ved at holde muskelkraften konstant<br />
under indsættende træthed.<br />
Den funktionelle betydning af reflekser fra muskel/seneten er<br />
således langtfra entydig. Kompleksiteten <strong>for</strong>øges, <strong>for</strong>di in<strong>for</strong>mation<br />
fra de to reflektoriske systemer tilsyneladende “redigeres” og<br />
behandles selektivt af højere nervøse centre, som enten kan
fremme eller undertrykker det afferente input alt efter den aktuelle<br />
karakter af de motoriske opgaver.<br />
Udførelse af bevægelser<br />
Som nævnt er den “sammenligningsenhed” eller “comparator”,<br />
som bl.a. på baggrund af in<strong>for</strong>mation fra muskel- og senetene<br />
sammenholder ønskede bevægelsesmål med det reelle resultat,<br />
anatomisk placeret i lillehjernen (cerebellum). Cerebellums funktion<br />
er der<strong>for</strong> af afgørende betydning i eksisterende <strong>for</strong>estillinger<br />
om, hvordan bevægelser planlægges, udføres og kontrolleres.<br />
Fig. 25 giver en sammenfattende skitse over nugældende teorier<br />
vedr. styring af voluntære bevægelser. Motivationen/intentionen<br />
om at udføre en bevægelse opstår i det limbiske system. Den<br />
overordnede målrettede plan (idé) om bevægelsen findes repræsenteret<br />
i storhjernens “<strong>as</strong>sociations-cortex”. Et detaljeret motorisk<br />
program ud<strong>for</strong>mes på vejen over laterale dele af cerebellum<br />
og/eller de b<strong>as</strong>ale ganglier til motor-cortex, idet der “trækkes” på<br />
indlærte, automatiske bevægelsesmønstre eller rutiner indprogrammeret<br />
i cerebellum-hemisfærerne. Under bevægelsens<br />
udførelse - <strong>for</strong>løbet fra “motor-cortex” til “bevægelse” på figuren -<br />
fungerer de intermediære dele af cerebellum som “comparator”.<br />
Her modtages in<strong>for</strong>mation om de aktuelle motoriske styresignaler<br />
(ofte kaldet efference copy). Denne “kopi”, som ankommer til<br />
cerebellum, inden bevægelsen er påbegyndt, kan under bevægelsens<br />
udførelse sammenholdes med den aktuelle tilstand i periferien<br />
(Istwert) - <strong>for</strong>midlet via somatosensorisk feedback - og danne<br />
grundlag <strong>for</strong> eventuelle justeringssignaler.<br />
Med til billedet hører en kort redegørelse <strong>for</strong> de højere nervøse<br />
Intention<br />
PLAN<br />
B<strong>as</strong>ale<br />
ganglier<br />
Associations-cortex Motor-cortex<br />
Laterale<br />
cerebellum<br />
Kontrol af bevægelser<br />
UDFØRELSE<br />
“Intermediære<br />
cerebellum”<br />
Bevægelse<br />
Somatosensorisk input<br />
61<br />
Figur 25. Teoretisk skitse<br />
over strukturer involveret i<br />
planlægning og kontrol af<br />
voluntære bevægelser. Se<br />
tekst <strong>for</strong> detaljer. (Gengivet<br />
efter Hultborn (7)).
62<br />
Kontrol af bevægelser<br />
centres rent faktiske styring af de simple reflekser og aktiviteten i<br />
motorneuronerne. <strong>Det</strong> vil sige den praktiske, operationelle <strong>for</strong>midling<br />
af styrings- og justeringssignaler, som er <strong>for</strong>udsætningen<br />
<strong>for</strong>, at højere nervøse centre kan “gribe ind” på et lavere niveau i<br />
rygmarven. Fig. 26 illustrerer konvergens-systemet, hvorved <strong>for</strong>stås,<br />
at motorneuroner i vid udstrækning aktiveres via interneuroner,<br />
som samtidig påvirkes af højere nervøse centre og sensoriske<br />
afferenter. Optimal aktivering af interneuronet <strong>for</strong>udsætter<br />
således, at begge excitatoriske input er til stede samtidig, hvilket<br />
kan tolkes som enten en sensorisk <strong>for</strong>stærkning af et højere nervøst<br />
signal eller en højere nervøs fremning af en simpel refleks.<br />
A B C<br />
Interneuron<br />
Baner fra hjernen<br />
Refleksbaner Motorneuron<br />
Muskel<br />
Figur 26. I A illustreres direkte og indirekte synaptiske <strong>for</strong>bindelser til motorneuronet<br />
fra hjernen og sensoriske afferenter (refleksbaner). I B og C fremhæves<br />
konvergensprincippet. Motorneuronet aktiveres indirekte via interneuroner, som<br />
er under samtidig påvirkning af højere nervøse centre og sensoriske afferenter.<br />
(Gengivet efter Hultborn (7)).<br />
Et andet praktisk eksempel på konvergensprincippet, med stor<br />
praktisk betydning, er vist i fig. 27. Motoriske nerver afgiver i<br />
rygmarven små udløbere (kollateraler), der løber “tilbage” og via<br />
hæmmende interneuroner (Renshaw-celler) så at sige bremser sig<br />
selv. Fænomenet kaldes negativ tilbagekobling. Renshaw-cellerne<br />
påvirkes imidlertid også af højere nervøse centre, hvorved den<br />
negative tilbagekobling kan enten fremmes eller hæmmes. Funktionelt<br />
er <strong>for</strong>delen, at samme styringssignal til et α -motorneuron<br />
kan give vidt <strong>for</strong>skellig muskelkraft afhængigt af, om Renshawcellerne<br />
er fremmede eller hæmmede. Billedligt kan <strong>for</strong>delen<br />
sammenlignes med, at brugen af en separat kontrollerbar bremse
og speeder i en bil tillader en langt hurtigere og mere præcis<br />
h<strong>as</strong>tighedsændring end kun en speeder.<br />
Afslutningsvis skal præciseres, at kompleksiteten i den motoriske<br />
kontrol samtidig repræsenterer en indbygget mulighed/sandsynlighed<br />
<strong>for</strong>, at fejl kan opstå. I en hierarkisk struktur, hvor<br />
motivation/intention i det limbiske system skal omsættes til<br />
voluntær bevægelse - og hvor posturale krav og reflektoriske<br />
beskyttelsesmekanismer skal inkorporeres på en hensigtsmæssig<br />
måde - er risikoen <strong>for</strong> mistolkninger åbenbar. Specielt ud fra en<br />
ergonomisk/arbejdsmedicinsk synsvinkel er der grund til at fremhæve<br />
den engelske fysiolog R.H.T. Edwards teori om “improper”<br />
eller uhensigtsmæssig “motor control” som en afgørende faktor i<br />
mange arbejdsbetingede bevægeapparatsygdomme. Ved<br />
uhensigtsmæssig motor control skal <strong>for</strong>stås, at komplekse evt<br />
modstridende krav til postural balance og udførelse af “unaturlige”<br />
(ufysiologiske) bevægelsesmønstre i et industrielt arbejdsmiljø<br />
påvirker finjusteringen af den motoriske kontrol. Resultatet kan<br />
blive en konstant, uhensigtsmæssig aktivering og overbel<strong>as</strong>tning<br />
eller ødelæggelse af enkelte muskelfibre.<br />
Litteratur<br />
Kontrol af bevægelser<br />
1. Alexander RM. Animal mechanics. 2nd ed. Ox<strong>for</strong>d: Blackwell<br />
Scientific, 1983.<br />
2. Asmussen E, Hohwü-Christensen E. Idrætsteori. 2nd ed.<br />
København: Akademisk <strong>for</strong>lag. Universitets<strong>for</strong>laget i København,<br />
1980.<br />
3. B<strong>as</strong>majian JV, De Luca CJ. Muscles alive. Their functions<br />
revealed by electromyography. 5th ed. Baltimore: Williams &<br />
Wilkins, 1985.<br />
4. Enoka RM. Neuromechanical b<strong>as</strong>is of kinesiology.<br />
Champaign, Illinois: Human Kinetics Books, 1988.<br />
5. Guyton AC. B<strong>as</strong>ic neuroscience. Anatomy & physiology. 2nd<br />
ed. Philadelphia: W.B. Saunders Company, 1991.<br />
6. Hagbarth KE. Microneurography and applications to issues of<br />
motor control: Fifth annual Stewart Reiner memorial<br />
Lecture. Muscle Nerve, 1983; 16: 693-705.<br />
7. Hultborn H. Motoriske funktioner. In: Crone C, Bindslev N,<br />
Engberg I, Garby L, Hultborn H, Saltin B. eds. Fysiologi.<br />
København Århus Odense: FADL’s Forlag, 1991:141-171.<br />
8. Jones DA, Round JM. Skeletal muscle in health and dise<strong>as</strong>e.<br />
A textbook of muscle physiology. Manchester: Manchester<br />
University Press, 1990.<br />
63<br />
Figur 27. Negativ tilbagekobling.<br />
Øverst: Aktivering af motoriske<br />
enheder begrænses<br />
eller reduceres via såkaldte<br />
“Renshaw-celler”.<br />
Nederst: Samme styringssignal<br />
(eller input til til motorneuronerne)<br />
kan resultere i<br />
vidt <strong>for</strong>skellig muskelkraft<br />
(output) afhængigt af, om<br />
Renshaw-cellernes aktivitet<br />
er fremmet eller hæmmet.<br />
(Gengivet efter Hultborn<br />
(7)).<br />
Descenderende<br />
styringssignal<br />
Muskelkraft<br />
Muskelkraft<br />
– +<br />
inhibition<br />
facilitation (excitation)<br />
Med inhibition<br />
af Renshaw-celler<br />
Med facilitation<br />
af Renshaw-celler<br />
Descenderende styringssignal
64<br />
Kontrol af bevægelser<br />
9. Kardel T. Niels Stensen’s muskelteori genopdaget. Et videnskabeligt<br />
gennembrud med <strong>for</strong>sinkelser. Naturens Verden<br />
1991;453.<br />
10. Komi PV. Neuromuscular biomechanics: Selective correlates<br />
between structure and function. In: Mæhlum S, Nilsson S,<br />
Renström P. eds. An update on sports medicine. Proceedings<br />
from the second Scandinavian conference in sports medicine.<br />
Oslo: Danish and Norwegian Sports Medicine Associations<br />
and Swedish Society of Sports , 1987:60-78.<br />
11. Kuorinka I, Jonsson B, Jørgensen K, et al. Arbetsrelaterade<br />
sjukdomar i rörelseorganen - förekomst, orsaker och förebyggende.<br />
En kundskaps- och problemöversikt. Copenhagen:<br />
Nordisk Ministerraad, 1990.<br />
12. Luciano DS, Vander AJ, Sherman JH. Human anatomy and<br />
physiology. Structure and function. New York: McGraw-Hill<br />
Book Company, 1983.<br />
13. Mulvany M. Muskelfunktionen. In: Crone C, Bindslev N,<br />
Engberg I, Garby L, Hultborn H, Saltin B. eds. Fysiologi.<br />
København Århus Odense: FADL’s Forlag, 1991:73-91.<br />
14. Pitman MI, Peterson L. Biomechanics of skeletal muscle. In:<br />
Nordin M, Frankel VH. eds. B<strong>as</strong>ic biomechanics of the<br />
musculoskeletal system. Philadelphia, London: Lea & Febiger,<br />
1989:89-111.<br />
15. Schmalbruch H. Skeletal muscle. In: Handbook of microscopic<br />
anatomy. Berlin: Springer-Verlag, 1985.
KAPITEL 3<br />
Biomekanik<br />
Gisela Sjøgaard
66<br />
Biomekanik<br />
Biomekanik<br />
Biomekanik er en tværfaglig disciplin, der anvender lovene fra<br />
den mekaniske fysik og koncepter fra ingeniørfagene <strong>for</strong> at<br />
beskrive bevægelser af <strong>for</strong>skellige biologiske væv samt de kræfter,<br />
der påvirker dem. I nærværende kapitel vil der udelukkende<br />
blive omtalt biomekanik, der vedrører menneskets bevægeapparat.<br />
De anvendte <strong>as</strong>pekter af dette fagområde er mangfoldige og<br />
har interesse <strong>for</strong> så <strong>for</strong>skellige områder som bl.a. ortopædi, idræt,<br />
rehabilitering og arbejdsmiljø. De fysiske og biologiske principper<br />
er de samme <strong>for</strong> alle typer af bevægelser, selvom bevægelserne<br />
kan være yderst <strong>for</strong>skellige, som fx gang hos en handicappet,<br />
højdespring udført af en elite-idrætsudøver eller tunge løft i<br />
erhvervslivet. Erfaringer og viden fra ét område kan ofte umiddelbart<br />
overføres til andre anvendelsesområder.<br />
Ud over den mekaniske fysik er antropometri et afgørende<br />
grundlag <strong>for</strong> biomekaniske beregninger og vurderinger. Antropometri<br />
er en væsentlig del af antropologien og er læren om menneskets<br />
dimensioner, dvs størrelse og vægt samt proportioner af<br />
de <strong>for</strong>skellige legemsdele. Denne viden har endvidere stor betydning<br />
ved ud<strong>for</strong>mning og indretning af arbejdspladser, da disse<br />
skal tilp<strong>as</strong>ses de mennesker, som skal arbejde der. Ligeledes bør<br />
denne viden tages i anvendelse ved design af håndværktøj samt<br />
ved m<strong>as</strong>kindesign.<br />
Ved hjælp af biomekanikken kan man analysere, hvorledes<br />
bevægeapparatet bel<strong>as</strong>tes af <strong>for</strong>skellige <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> ydre arbejde.<br />
Men også de indre kræfter, som præsteres af musklerne, kan inddrages<br />
i beregningerne og i udviklingen af biomekaniske modeller.<br />
Muskelkræfter kan måles indirekte ud fra musklernes elektriske<br />
aktivitet (EMG) under kontraktionen i kombination med en<br />
fysiologisk EMG-kraft-kalibrering. Biomekaniske modeller tillader<br />
at generalisere og <strong>for</strong>udsige bel<strong>as</strong>tninger ved <strong>for</strong>skellige arbejdssituationer.<br />
Vurderingen af bel<strong>as</strong>tningen sker så på baggrund af<br />
vores viden om de <strong>for</strong>skellige vævs funktion og styrke, som de er<br />
omtalt i de <strong>for</strong>egående kapitler. Herved bliver biomekanik et vig-
tigt redskab i optimering af præstation og arbejdsbel<strong>as</strong>tning samt<br />
i <strong>for</strong>ebyggelse af bevægeapparatbesvær og -skader.<br />
Mekanisk fysik<br />
Biomekanik<br />
De mest centrale fysiske love <strong>for</strong> biomekanikken er Newtons tre<br />
love.<br />
Newtons 1. lov også kaldet inertiens lov: Et legeme, der<br />
befinder sig i hvile eller i jævn bevægelse, vil <strong>for</strong>blive i denne<br />
tilstand, så længe det ikke påvirkes af en ydre kraft.<br />
Newtons 2. lov også kaldet bevægelsesloven: Et legeme skal<br />
påvirkes af en ydre kraft <strong>for</strong> at ændre bevægelsesh<strong>as</strong>tighed<br />
eller bevægelsesretning. For et legeme med m<strong>as</strong>sen m kan<br />
loven udtrykkes ved ligningen:<br />
kraft = m<strong>as</strong>se · acceleration ( 4 F=m· 4a, hvor F står <strong>for</strong> <strong>for</strong>ce)<br />
Hvis flere kræfter samtidig påvirker en m<strong>as</strong>se, er det summen af<br />
alle kræfter, der skal bruges i beregningen. Denne lov siger også<br />
omvendt, at hvis en m<strong>as</strong>se ikke bevæger sig, eller ikke ændrer<br />
h<strong>as</strong>tighed (dvs accelerationen er 0), så er også summen af alle<br />
kræfter, der påvirker m<strong>as</strong>sen, lig med 0.<br />
Newtons 3. lov også kaldet loven om aktion og reaktion: Når<br />
et legeme påvirker et andet legeme med en kraft, aktion,<br />
bliver det selv påvirket med en lige så stor og modsat rettet<br />
kraft, reaktion.<br />
Kraft, 4 F, og acceleration, 4a, er vektorer, dvs de har en størrelse og<br />
en retning. De kan angives med en pil (vektor), som det ses i<br />
figurerne. Endvidere kan vektorer i teksten angives med en pil<br />
over bogstavsymbolet, men når kun kraftens størrelse angives,<br />
udelades pilen. Arbejdes der i 2 dimensioner, kan simpel geometrisk<br />
vektorregning anvendes. Ved sådanne beregninger skal endvidere<br />
kraftens angrebspunkt kendes. Enheden <strong>for</strong> kraft er<br />
Newton (N = kg · m · s -2 ). De kræfter, der påvirker vores legeme,<br />
kan deles i dem, der kommer udefra, dvs de ydre kræfter, og<br />
dem, der opstår inden i kroppen, dvs de indre kræfter.<br />
De ydre kræfter omfatter tyngdekraften samt andre ydre kræfter<br />
såsom reaktionskræfter fra fx underlaget under gang eller fra en<br />
genstand, der håndteres. Tyngdekraften er altid rettet lodret ned-<br />
67
68<br />
Biomekanik<br />
ad. Den påvirker alle kroppens dele, men kan opfattes som en<br />
enkelt kraft, der har sit angrebspunkt i det givne legemes m<strong>as</strong>semidtpunkt<br />
eller tyngdepunkt. <strong>Det</strong>te er der<strong>for</strong> vigtigt at kende, når<br />
der skal gennemføres beregninger. Tyngdekraftens størrelse er<br />
altid lig med m<strong>as</strong>se · tyngdeacceleration, hvor sidstnævte normalt<br />
er 9,8 m · s -2 lodret nedad. Mht andre ydre kræfter, så kan både<br />
deres størrelse og retning være vilkårlig, og de må der<strong>for</strong> måles<br />
direkte. Deres angrebspunkt er som regel lig med det sted, hvor<br />
de ydre genstande kommer i kontakt med kroppen.<br />
De indre kræfter omfatter muskelkræfter samt andre indre kræfter<br />
såsom kontaktkræfter mellem knogler i leddene eller trækkræfter<br />
i sener, ligamenter og ledbånd. Normalt må disse kræfter<br />
måles indirekte (se neden<strong>for</strong>). Angrebspunkt <strong>for</strong> muskelkræfter er<br />
generelt tilhæftningerne til knoglerne, og kraftretningen beskrives<br />
ofte på den simpleste måde som svarende til <strong>for</strong>bindelsen imellem<br />
tilhæftningerne. Tilsvarende gælder <strong>for</strong> sener, ligamenter etc.<br />
De bevægelser, som kroppen kan <strong>for</strong>etage, er bestemt af anatomien,<br />
hvor skelettet kun kan bevæges i leddene. Bevægelserne<br />
kan i alle led med tilnærmelse betragtes som rotatoriske, og i<br />
ingen af leddene kan der <strong>for</strong>egå større translatoriske bevægelser.<br />
Rotatoriske bevægelser opstår som følge af et drejningsmoment<br />
omkring et omdrejningspunkt (leddets omdrejningsakse eller<br />
rotationsakse), og størrelsen heraf beregnes som:<br />
drejningsmoment = kraft · momentarm (M = F · d),<br />
hvor momentarmen, d, er den vinkelrette afstand eller distance<br />
mellem kraften og omdrejningspunktet. Svarende til Newtons 2.<br />
lov gælder det <strong>for</strong> drejningsmomenter, at hvis der ingen bevægelse<br />
er, er det samlede drejningsmoment omkring omdrejningspunktet<br />
lig med 0. Drejningsmomenter kan således modvirke hinanden,<br />
så fx tyngdekraftens moment modvirkes af muskelkraftens<br />
moment, hvorved vi er i stand til at opretholde en stilling.<br />
Statiske modeller<br />
Den simpleste biomekaniske beregning er en statisk 2-dimensional<br />
beregning mht ét led, og hvor kun tyngdekraften påvirker<br />
kroppen. Principperne i modelberegninger fremstilles bedst ved<br />
gennemgang af følgende:
Regneeksempel 1<br />
Beregningen <strong>for</strong>etages <strong>for</strong> underarm og hånd mht albueleddet (fig. 1). Underarm og hånd<br />
(u+h) antages tilsammen at have en m<strong>as</strong>se på 1,6 kg (ifølge antropometriske data, se neden<strong>for</strong>),<br />
der af tyngdeaccelerationen påvirkes med 9,8 m · s -2. <strong>Det</strong>te giver en kraftpåvirkning<br />
(tyngdekraft) på 1,6 kg · 9,8 m · s -2 = 15,7 N. Albueleddet påvirkes dermed af den<br />
ydre kraft, F u+h = 15,7 N.<br />
Tyngdekraftens angrebspunkt er i tyngdepunktet <strong>for</strong> underarm og hånd, og i dette eksempel<br />
(fig. 1) går kraftens retning ikke igennem omdrejningsaksen (albueleddet). Tyngdekraften vil<br />
der<strong>for</strong> bevirke en drejning af underarm plus hånd omkring albueleddet, dvs der opstår et<br />
drejningsmoment. Drejningsmomentets størrelse er ud over kraftens størrelse afhængig af<br />
momentarmen (den vinkelrette afstand mellem kraften og leddets omdrejningsakse).<br />
Angrebspunktet <strong>for</strong> kraften er i det samlede tyngdepunkt <strong>for</strong> underarm og hånd, som i dette<br />
eksempel ligger 17,2 cm fra albueleddet (ifølge antropometriske data, se neden<strong>for</strong>). Tyngdekraftens<br />
momentarm er dermed 0,172 m, idet underarmen her holdes vandret dvs vinkelret<br />
på kraftretningen. Kraftens størrelse var beregnet til 15,7 N, og dermed beregnes i albuen<br />
størrelsen af:<br />
ydre drejningsmoment, M a1 = 15,7 N · 0,172 m = 2,7 N · m.<br />
Holdes en byrde (b) i hånden med m<strong>as</strong>sen 5 kg, vil tyngdekraftens påvirkning på denne<br />
genstand være F b = 5 kg · 9,8 m · s -2 = 49,0 N (se fig. 1). Denne kraft vil have en momentarm<br />
mht albueleddet på 0,355 m og dermed give et drejningsmoment af størrelsen M a2 = 49,0 N ·<br />
0,355 m = 17,4 N · m. Størrelsen af den samlede ydre påvirkning bliver dermed:<br />
ydre kraft, F u+h+b = F u+b + F b = 15,7 N + 49,0 N = 64,7 N, og<br />
ydre drejningsmoment, M a = 2,7 N · m + 17,4 N · m = 20,1 N · m.<br />
Ma<br />
▲<br />
▲ ▲<br />
0,172 m<br />
▲<br />
▲<br />
Fu+h<br />
0,355 m<br />
Fb = 49 N<br />
▲<br />
▲<br />
Figur 1. Illustration til<br />
beregning af kræfter og<br />
drejningsmomenter mht<br />
albueleddet <strong>for</strong> underarm<br />
og hånd samt en byrde. For<br />
detaljer i beregningerne se<br />
Regneeksempel 1.<br />
angiver tyngdepunkter.
Hvis stillingen i fig. 1 skal opretholdes, må de indre kræfter skabe et drejningsmoment af samme<br />
størrelse, men med modsat retning <strong>for</strong> at modvirke det ydre drejningsmoment. Da momentarmene<br />
<strong>for</strong> de ydre og indre kræfter går i samme retning i <strong>for</strong>hold til omdrejningsaksen<br />
(albueleddet), må den indre kraft være opadrettet <strong>for</strong> at modvirke det ydre drejningsmoment. I<br />
dette eksempel må således albuens flexor muskler være aktive. <strong>Det</strong>te kan også beskrives ved,<br />
at tyngdekraften medfører en ekstension, som må modvirkes af en fleksion, dvs aktive flexor<br />
muskler. For nemheds skyld antages her, at det alene er biceps brachii musklen, der er aktiv.<br />
Den nødvendige muskelkrafts størrelse kan beregnes, når muskelkraftens momentarm kendes.<br />
Anatomiske dissektioner har vist, at biceps brachii musklen insererer på underarmen i en<br />
afstand af ca 0,05 m fra albueleddets omdrejningsakse (se fig. 2). Dermed gælder her, hvis det<br />
indre og det ydre drejningsmoment skal være lig hinanden, at<br />
indre drejningsmoment = (indre kraft) N · 0,05 m = 20,1 N · m.<br />
Dermed gælder, da den indre kraft her præsteres af musklen, at størrelsen af<br />
muskelkraften, F m = 402,0 N.<br />
Figur 2. Illustration<br />
til beregning<br />
af den<br />
indre muskelkraft<br />
mht albueleddet,<br />
når en<br />
stilling skal<br />
opretholdes.<br />
For detaljer i<br />
beregningerne<br />
se Regneeksempel<br />
1.<br />
angiver tyngdepunkter.<br />
Humerus<br />
▲<br />
▲<br />
▲ 0,05 m<br />
Fm<br />
Ulna<br />
Radius<br />
▲<br />
Fu+h<br />
Fb = 49 N<br />
▲
<strong>Det</strong> er bemærkelsesværdigt, at <strong>for</strong> at holde 5 kg i hånden, der<br />
giver en kraftpåvirkning på 49 N, må musklerne præstere en kraft<br />
på 402 N. <strong>Det</strong>te skyldes dels, at legemsdeles vægt, her underarm<br />
og hånd, i sig selv medfører en bel<strong>as</strong>tning i den givne arbejdsstilling.<br />
Den samlede ydre kraftpåvirkning er således 15,7 N + 49,0 N<br />
= 64,7 N. Men selv i <strong>for</strong>hold til denne kraft er muskelkraften langt<br />
større, nemlig ca 6 gange. <strong>Det</strong>te skyldes, at musklernes momentarm<br />
tilsvarende er ca 6 gange kortere end tyngdekraftens<br />
momentarm. <strong>Det</strong>te gælder generelt <strong>for</strong> <strong>for</strong>skellen mellem ydre og<br />
indre kræfter.<br />
Kendes muskelkraften, kan dernæst kræfterne i leddet beregnes.<br />
Her er terminologien noget uklar i litteraturen. <strong>Det</strong> er vigtigt<br />
at skelne mellem 1) den kraft, der udelukkende beregnes ud fra<br />
de ydre kræfter og de deraf følgende reaktionskræfter, og 2) den<br />
samlede kraft, der opstår på grund af såvel de ydre som de indre<br />
kræfter. Af ovenstående eksempel fremgår fx, at muskelkraften i<br />
reglen er langt større end de ydre kræfter. I den engelske litteratur<br />
betegnes nogle steder 1) som “joint reaction <strong>for</strong>ce” og 2) som<br />
“bone-on-bone <strong>for</strong>ce”, mens andre steder også 2) kaldes <strong>for</strong><br />
“joint reaction <strong>for</strong>ce”. Her betegnes 1) som resulterende ydre<br />
kraft i leddet og 2) som kontaktkraft i leddet. Sidstnævnte beregnes<br />
som summen af den resulterende ydre kraft og den beregnede<br />
muskelkraft. Additionen <strong>for</strong>egår som vektoraddition, hvor vektorernes<br />
retning indgår. Kontaktkraften i et led kan opløses i en<br />
kompressionskraft og en <strong>for</strong>skydningskraft (se fx Regneeksempel<br />
2).<br />
Muskelkraft og tyngdekraft virker i eksemplet i fig. 2 i modsat<br />
retning, og dermed bliver <strong>for</strong> albuen (idet opad regnes som positiv<br />
retning)<br />
kontaktkraften i leddet = 402,0 N - 64,7 N = 337,3 N.<br />
Biomekanik<br />
Fysiologisk set er det muskelkraften hhv kræfter i sener og ligamenter<br />
samt kontaktkraften i leddene, der er afgørende <strong>for</strong> vurdering<br />
af bevægeapparatbel<strong>as</strong>tninger.<br />
Beregningerne bliver lidt vanskeligere, når legemsdelene ikke<br />
holdes præcist vandret eller lodret, dvs vinkelret på tyngdekraften<br />
og hinanden. Her må trigonometriske beregninger tages i anvendelse,<br />
dvs at momentarmes længde beregnes ved, at afstanden<br />
mellem leddets omdrejningspunkt og kraftens angrebspunkt på<br />
legemsdelen ganges med sinus til vinklen mellem legemsdelens<br />
længderetning og kraftens retning. For yderligere læsning henvises<br />
til litteraturlisten (1, 4, 5).<br />
Når beregninger er <strong>for</strong>etaget <strong>for</strong> albueleddene, kan tilsvarende<br />
beregninger <strong>for</strong>etages <strong>for</strong> skulderleddene og så fremdeles <strong>for</strong> de<br />
efterfølgende led. Sådanne modelberegninger kan dermed give<br />
71
72<br />
Figur 3. Illustration af de<br />
ydre kræfter F og momenter<br />
M <strong>for</strong> kroppens <strong>for</strong>skellige<br />
led under hensyntagen<br />
til kropssegmenternes stilling,<br />
som er afgørende <strong>for</strong><br />
tyngdekraftens momentarm.<br />
Biomekanik<br />
▲<br />
M 3<br />
▲<br />
3<br />
M 2<br />
TP 3<br />
▲<br />
▲<br />
F3 θ 3<br />
▲<br />
M 5<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
TP 2<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
F2▲ M1 1 TP1 θ 1<br />
F 4<br />
5<br />
2<br />
TP 4<br />
TP 5<br />
TP 6<br />
▲<br />
oplysninger om alle leds ydre påvirkninger i <strong>for</strong>m af momenter<br />
og resulterende ydre kræfter i leddene (fig. 3). Som vist oven<strong>for</strong><br />
er dette grundlaget <strong>for</strong> beregningerne af de indre kræfter, nemlig<br />
muskelkræfter og kontaktkræfter i leddene samt <strong>for</strong> trækkræfter i<br />
sener, ligamenter og ledbånd. Endvidere skal der <strong>for</strong> sådanne<br />
beregninger <strong>for</strong>eligge korrekte data <strong>for</strong> bl.a. musklers momentar-<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
M 4 4<br />
F 5<br />
F6 M6 6<br />
▲<br />
F 1<br />
▲<br />
θ 2<br />
▲<br />
▲<br />
θ 4<br />
θ 6<br />
θ 5<br />
▲<br />
▲<br />
F b
me, segmentm<strong>as</strong>ser og m<strong>as</strong>semidtpunkter. <strong>Det</strong>te datagrundlag er<br />
rimeligt omfattende <strong>for</strong> ekstremiteterne, men særdeles mangelfuldt<br />
<strong>for</strong> kroppens øvrige dele. Mht lænderyggen er der dog specielt<br />
igennem de senere år givet stadig flere relevante antropometriske<br />
data, og mht skulderen er flere <strong>for</strong>skergrupper nu i gang<br />
med detaljerede kortlægninger. Der vil dog gå nogen tid endnu,<br />
før der <strong>for</strong>eligger fuldt tilfredsstillende datamateriale, idet anatomien<br />
i disse regioner er meget kompliceret, og anatomiske dissektioner<br />
såvel som <strong>for</strong>skellige scanningsteknikker er vanskelige<br />
og tidskrævende at gennemføre. Endvidere gælder det, at musklernes<br />
momentarm oftest varierer med ledvinklen, hvilket gør<br />
beregningerne yderligere komplicerede. Endelig skal man være<br />
opmærksom på, at disse beregninger af muskelkræfter ikke tager<br />
hensyn til, at der ofte kan <strong>for</strong>ekomme stabiliserende muskelkontraktioner<br />
på begge sider af leddet, også kaldet “co-contraction”.<br />
Denne ekstra bel<strong>as</strong>tning må måles ad anden vej ved fx EMG (se<br />
neden<strong>for</strong>). <strong>Det</strong>te betyder, at såvel de beregnede muskelkræfter<br />
som kontaktkræfter i leddene må betragtes som minimumskræfter,<br />
og at de i den levende organisme godt kan være betydeligt<br />
større.<br />
I mange tilfælde er det tilstrækkeligt at anvende 2-dimensionale<br />
modeller, men hvis der skal modelleres over flere led, som ikke<br />
ligger i samme plan, er det nødvendigt at regne i 3 dimensioner.<br />
<strong>Det</strong> gælder fx <strong>for</strong> arbejde med hænderne <strong>for</strong>an kroppen og med<br />
meget <strong>for</strong>skellig bel<strong>as</strong>tning af hænderne, fx når en byrde kun løftes<br />
med den ene hånd.<br />
Dynamiske modeller<br />
Når bel<strong>as</strong>tningerne under bevægelse skal beregnes, må der<br />
anvendes dynamiske modeller. <strong>Det</strong>te er især afgørende, når der<br />
er tale om hurtige bevægelser. Dynamiske modeller er mere<br />
komplicerede end de statiske, idet acceleration indgår i beregningerne.<br />
Accelerationen, 4a , er ændringen i bevægelsens h<strong>as</strong>tighed,<br />
4v (<strong>for</strong> velocity), pr tidsenhed. <strong>Det</strong> vil sige, at: 4a = (d 4v) · (dt) -1<br />
eller blot 4a= 4v · t -1 .<br />
Newtons 2. lov kan således også skrives som<br />
4 F = m · 4v · t -1 eller 4 F · t = m · 4v.<br />
Biomekanik<br />
Sidstnævnte ligning kaldes <strong>for</strong> impulssætningen, hvor venstre<br />
side kaldes impulsen, og højre side er ændringen i bevægelses-<br />
73
74<br />
Biomekanik<br />
mængden. <strong>Det</strong> betyder, at den tid, som en kraft virker på et legeme,<br />
er afgørende <strong>for</strong> den bevægelsesmængde, som den tilfører<br />
legemet. Endvidere vil en given impuls medføre en stor h<strong>as</strong>tighed,<br />
hvis m<strong>as</strong>sen er lille, og en mindre h<strong>as</strong>tighed, hvis m<strong>as</strong>sen er<br />
stor. <strong>Det</strong>te får bl.a. betydning under manuel transport, fx når en<br />
vogn skal sættes i gang eller standses. <strong>Det</strong>te kan gøres med en<br />
stor kraft i kort tid eller en mindre kraft i længere tid. Noget tilsvarende<br />
gælder <strong>for</strong> løft.<br />
De mest sofistikerede biomekaniske modeller er dynamiske 3dimensionale<br />
modeller. Den teknologiske udvikling på computerområdet<br />
har gjort det muligt at udføre sådanne omfattende beregninger<br />
på relativt begrænset tid. Indsamling af datagrundlaget <strong>for</strong><br />
at <strong>for</strong>etage beregningerne er dog <strong>for</strong>tsat meget tidskrævende. I<br />
mange situationer er den in<strong>for</strong>mation, der kan fås ud fra 2dimensionale<br />
beregninger, da også tilstrækkelig, hvor<strong>for</strong> man<br />
altid bør overveje omhyggeligt, hvilke analyser man skal <strong>for</strong>etage<br />
i hvert enkelt tilfælde <strong>for</strong> at opnå den bedste cost/benefit.<br />
Antropometri<br />
Kendskab til de enkelte legemsdeles vægt og dimensioner er en<br />
<strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> at <strong>for</strong>etage biomekaniske beregninger, som det<br />
fx fremgår af beregningerne i fig. 2. En lang række antropometriske<br />
størrelser er relativt lette at registrere såsom legemshøjde, siddehøjde,<br />
armlængde, legemsvægt etc.<br />
Opmålingerne skal dog standardiseres, så man bl.a. nøjagtigt<br />
ved, mellem hvilke anatomiske punkter der måles. I <strong>for</strong>skellige<br />
undersøgelser kan der være anvendt <strong>for</strong>skellige principper <strong>for</strong><br />
opmåling, men skal data bruges til senere biomekaniske beregninger,<br />
er det vigtigt, at målingerne standardiseres. Ved biomekaniske<br />
analyser deles legemet op i legemsdele eller segmenter, og<br />
problemet er at bestemme segmentgrænserne. Et segment er den<br />
m<strong>as</strong>se, der ligger mellem to rotationspunkter eller akser, og disse<br />
ligger som regel ikke mellem ledfladerne på de tilstødende knogler;<br />
ydermere flyttes de lidt <strong>for</strong> visse led i løbet af en bevægelse.<br />
Segmentlængder er således ikke lig knoglelængder, og de præcise<br />
skæringsflader mellem segmenter er vanskelige at bestemme.<br />
Ved hjælp af anatomiske dissektioner samt røntgenundersøgelser<br />
og <strong>for</strong>skellige <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> scanning har man kortlagt placeringen<br />
af rotationsakser i <strong>for</strong>hold til bestemte palpable anatomiske punkter,<br />
som i skematisk <strong>for</strong>m er præsenteret i tab. 1 og fig. 4.<br />
Legemsdelenes m<strong>as</strong>ser kan på levende mennesker bestemmes<br />
ved at nedsænke det givne segment i vand. Skal fx underarmens
Biomekanik<br />
Hoved/nakkeled Midt i mellemrummet mellem condylus occipitale og C1.<br />
Nakke/torsoled Midt i discus mellem C7 og Th1.<br />
Lumbo/sacralled Midt i discus mellem L5 og S1.<br />
Deler torso i thorax + abdomen, der ligger over L5S1, og<br />
bækken, der ligger under L5S1.<br />
Skulderled<br />
(glenohumeralled)<br />
Midt i den palpable knogledel bestående af caput humori og<br />
tuberculum majus og minus (centrum af overarmens ledhoved).<br />
Albueled Midt i linien, der <strong>for</strong>binder<br />
1) det lavest palpable punkt på epicondylus medialis humori og<br />
2) et punkt 8 mm over leddet mellem radius og humorus.<br />
Håndled Palmarside: Midt i linien mellem processus styloideus radii og os<br />
pisi<strong>for</strong>me.<br />
Dorsale side: I kløften mellem os lunatum og os capitalum i <strong>for</strong>længelse<br />
af os metacarpalis III.<br />
Hofteled (Set fra siden): Punkt på trochantor major på femur 1 cm <strong>for</strong>an<br />
den mest laterale del af trochantor major (lårbenshoved).<br />
Knæled Midt i linien gennem centrum <strong>for</strong> den posteriore convexitet af condylus<br />
femoris.<br />
Ankelled På linien mellem spidsen af malleous lat. fibularis og et punkt<br />
5 mm distalt <strong>for</strong> malleolus med. tibialis.<br />
volumen bestemmes, så nedsænkes først hånden i vand til håndleddet<br />
(defineret ifølge tab. 1), og vandstanden aflæses. Derefter<br />
sænkes armen ned til albuen (igen ifølge tab. 1), og vandstanden<br />
aflæses igen. Differencen er så underarmens volumen. Ønskes<br />
derefter underarmens m<strong>as</strong>se eller vægt, må der multipliceres med<br />
m<strong>as</strong>sefylden ifølge tab. 2. Denne er bestemt ud fra nogle få dissektionsstudier<br />
(2).<br />
Ud over de enkelte segmenters m<strong>as</strong>se må man også kende placeringen<br />
af deres tyngdepunkter. <strong>Det</strong>te er gjort i <strong>for</strong>holdsvis få<br />
dissektionsstudier. En anden simpel om end ikke helt præcis<br />
metode er illustreret i fig. 5. Fordelen ved denne metode er imidlertid,<br />
at den kan anvendes på levende mennesker.<br />
De antropometriske mål varierer meget fra menneske til menneske.<br />
<strong>Det</strong>te gælder især, når der er tale om <strong>for</strong>skellige folkeslag,<br />
men selv inden <strong>for</strong> samme nation findes der mennesker med<br />
meget <strong>for</strong>skellig statur. Den mest afgørende parameter er her<br />
legemshøjden. Gennemsnitshøjden <strong>for</strong> en række folkeslag: europæiske,<br />
amerikanske og <strong>as</strong>iatiske, ligger <strong>for</strong> kvinder mellem 1,53<br />
m og 1,65 m, hvor 90% af befolkningerne ligger mellen 1,45 m<br />
og 1,74 m (3). Tilsvarende varierer gennemsnitshøjden <strong>for</strong> mænd<br />
mellem 1,65 m og 1,77 m, hvor 90% ligger mellem 1,56 m og<br />
1,88 m. Der findes en tilsvarende stor variation mht legemsvægten.<br />
Ifølge normalværdier fra højde-vægt-tabeller er der en nøje<br />
75<br />
Tabel 1. Kroppens <strong>for</strong>skellige<br />
rotationspunkter hhv<br />
-akser.
Figur 4. Placering af rotationspunkter<br />
samt kropssegmenternes<br />
navne. Se også<br />
tab. 1.<br />
Tabel 2. M<strong>as</strong>sefylde af<br />
kroppens <strong>for</strong>skellige segmenter<br />
(g/cm 3 ).<br />
Hoved og hals 1,11<br />
Torso 1,03<br />
Overarm 1,07<br />
Underarm 1,13<br />
Hånd 1,16<br />
Lår 1,05<br />
Underben 1,09<br />
Fod 1,10<br />
76<br />
Figur 5. Beregning af tyngdepunkt<br />
(TP) <strong>for</strong> underben<br />
+ fod.<br />
Vægten F og F 1 aflæses med<br />
hhv strakt og bøjet knæ.<br />
Derefter beregnes afstanden<br />
fra knæled til TP <strong>for</strong> underben<br />
+ fod (TP-vandring) som<br />
d - d 1 = H . (F - F 1 ) . V -1 ,<br />
hvor V er vægt af underben<br />
+ fod. Denne kan beregnes<br />
ved at måle volumenet og<br />
gange med m<strong>as</strong>sefylden if.<br />
tab. 2.<br />
Rotationspunkter Segmentnavne<br />
Hoved/nakkeled<br />
Skulderled<br />
Albueled<br />
Lumbo/sacralled (L5S1)<br />
Hofteled<br />
Håndled<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
Nakke/torsoled<br />
Knæled<br />
Ankelled<br />
d<br />
H<br />
d'<br />
H<br />
Hoved<br />
Underben<br />
Fod<br />
Lår<br />
Hals<br />
▲ TP-vandring<br />
▲<br />
Overarm<br />
Torso over<br />
L5S1<br />
Torso under<br />
L5S1<br />
▲<br />
Underarm<br />
Hånd<br />
▲<br />
▲<br />
Torso<br />
(krop)<br />
F<br />
F'
sammenhæng mellem disse to parametre. Fx kan denne sammenhæng<br />
angives ved<br />
Brocaindex = (legemshøjden i cm - 100) · (legemsvægten i kg) -1 ,<br />
som <strong>for</strong> normalen ligger omkring 1.<br />
Legemshøjden og vægten er lette at måle <strong>for</strong> hver enkelt person,<br />
men varierer som nævnt særdeles meget. <strong>Det</strong> er der<strong>for</strong> almindeligt<br />
at angive de øvrige antropometriske mål i <strong>for</strong>hold til højde og<br />
vægt, således at længder angives i % af personens højde og m<strong>as</strong>ser<br />
i % af legemsvægten. I fig. 6 er givet gennemsnitsværdierne<br />
▲<br />
H<br />
▲<br />
▲<br />
0,936H<br />
▲<br />
▲<br />
0,846H<br />
▲<br />
▲<br />
0,818H<br />
▲<br />
▲<br />
0,631H<br />
▲<br />
▲<br />
0,485H<br />
▲<br />
▲<br />
0,377H<br />
▲<br />
0,154H<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,055H<br />
Fodbredde<br />
▲<br />
▲<br />
0,259H<br />
0,174H<br />
L5S1<br />
0,191H<br />
0,129H<br />
▲<br />
▲<br />
0,112H<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,039H<br />
▲0,152H<br />
Fodlængde<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
77<br />
Figur 6. Længden af kropssegmenter<br />
angivet i <strong>for</strong>hold<br />
til legemshøjden H.<br />
▲<br />
▲<br />
0,186H 0,146H 0,108H<br />
▲<br />
0,285H<br />
▲<br />
Biomekanik<br />
▲<br />
0,530H<br />
▲<br />
▲<br />
0,590H<br />
▲<br />
▲<br />
0,720H<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,520H<br />
▲
78<br />
Tabel 3. M<strong>as</strong>sen af kroppens<br />
<strong>for</strong>skellige segmenter<br />
angivet i % af legemsvægt.<br />
Figur 7. Placering af tyngdepunkter(m<strong>as</strong>semidtpunkter)<br />
i de <strong>for</strong>skellige<br />
kropssegmenter angivet i %<br />
af segmentets totallængde.<br />
Hoved: 6,2%<br />
Hals: 2,2%<br />
Torso over L5S1: 36,6%<br />
Torso under L5S1: 13,4%<br />
Overarm: 2,8%<br />
Underarm:<br />
Hånd:<br />
1,7%<br />
0,6%<br />
Lår: 10,0%<br />
Underben:<br />
Fod:<br />
4,3%<br />
1,4%<br />
43,0%<br />
Underarm<br />
50,6%<br />
Hånd<br />
49,4%<br />
43,6%<br />
Overarm<br />
56,4%<br />
57,0%<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
43,3%<br />
Lår<br />
56,7%<br />
43,3%<br />
Underben<br />
56,7%<br />
42,9%<br />
Fod<br />
57,1%<br />
43,0%<br />
Hoved og nakke<br />
57,0%<br />
Torso over<br />
L 5S 1<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
45,6%<br />
54,4%<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼ ▲<br />
▼<br />
Hoved + hals 8,4%<br />
Torso (krop) 50,0%<br />
1 arm 5,1%<br />
1 ben 15,7%<br />
56,0%<br />
Hoved,<br />
nakke<br />
og torso<br />
over L 5S 1<br />
44,0%<br />
▲<br />
▼<br />
▲<br />
▼<br />
60,4%<br />
Hoved,<br />
nakke<br />
og torso<br />
39,6%
<strong>for</strong> de <strong>for</strong>skellige legemsdeles segmentlængder. Legemsdelenes<br />
relative m<strong>as</strong>ser er givet i tab. 3 og deres tyngdepunkter i fig. 7.<br />
Disse data er statistiske gennemsnitsdata og altså ikke sande værdier<br />
<strong>for</strong> det enkelte individ. Men fejlen ved at anvende disse data<br />
frem <strong>for</strong> direkte mål er beregnet til at være mindre end 5% <strong>for</strong><br />
såvel legemsdelenes længde som vægt.<br />
Billedanalyse og modelberegninger<br />
Når en given arbejdsstilling skal analyseres, kan det gøres ud fra<br />
et enkelt fotografi <strong>for</strong> en 2-dimensional statisk model (se oven<strong>for</strong>)<br />
og ud fra fotografier taget fra mindst 2 <strong>for</strong>skellige vinkler <strong>for</strong> en<br />
3-dimensional statisk model. Princippet er, at anatomisk veldefinerede<br />
punkter digitaliseres, hvorved de får tildelt koordinater i<br />
et koordinatsystem. <strong>Det</strong>te defineres oftest i <strong>for</strong>hold til personen,<br />
og traditionelt benyttes terminologien fra anatomien som vist i<br />
fig. 8.<br />
Z<br />
X<br />
▲<br />
Frontalplan<br />
▲<br />
Y<br />
▲<br />
TP<br />
Sagittalplan<br />
Transversal-<br />
plan<br />
Biomekanik<br />
79<br />
Figur 8. Koordinatsystem<br />
defineret i <strong>for</strong>hold til personen.
80<br />
Biomekanik<br />
De digitaliserede punkter <strong>for</strong>bindes med linier svarende til,<br />
hvorledes de hænger sammen i den levende organisme. Herved<br />
fremkommer “pindemænd” eller stikdiagrammer. Disse danner<br />
datagrundlaget <strong>for</strong> beregningerne ifølge den mekaniske fysik som<br />
vist oven<strong>for</strong>. Til dette <strong>for</strong>mål findes der <strong>for</strong>skellige kommercielt<br />
tilgængelige programmer.<br />
For at analysere en arbejdsbevægelse må man optage en film<br />
eller video med kendt billedfrekvens. Der kan dog også anvendes<br />
andre optoelektriske metoder fx b<strong>as</strong>eret på infrarødt lys eller<br />
dioder. For alle metoder gælder, at hvert billede skal digitaliseres<br />
som oven<strong>for</strong>. Denne proces er teknisk <strong>for</strong>skellig <strong>for</strong> <strong>for</strong>skellige<br />
registreringsmetoder, men derefter er beregningsprincipperne de<br />
samme og må b<strong>as</strong>eres på dynamiske modeller, især hvis der er<br />
tale om hurtige bevægelser. Først beregnes <strong>for</strong>flytningerne <strong>for</strong><br />
hvert enkelt anatomisk punkt fra billede til billede. Når billedfrekvensen<br />
er kendt, kender man også tiden mellem billederne og<br />
kan dermed beregne <strong>for</strong>flytning af hvert punkt pr tidsenhed, som<br />
er punktets h<strong>as</strong>tighed. Herudfra kan igen beregnes accelerationer<br />
<strong>for</strong> de enkelte punkter, som er ændringen i h<strong>as</strong>tighed pr tidsenhed.<br />
Beskrivelser af en bevægelse ud fra <strong>for</strong>flytninger, h<strong>as</strong>tigheder<br />
og accelerationer kaldes kinematik, og der tilbydes i dag en<br />
række <strong>for</strong>skellige software-pakker på markedet såsom Peak Per<strong>for</strong>mance,<br />
Motion Analysis, Ariel, Mac Reflex og Selspot.<br />
Arbejdsstilling<br />
Speciel interesse er der <strong>for</strong> beregninger af kontaktkræfter i lænderyggens<br />
led (disci), idet disse kræfter betragtes som risikofaktorer<br />
<strong>for</strong> udvikling af lænderygbesvær (se kapitel 4). Kontaktkraften<br />
kan deles op i den, der går parallelt med hvirvelsøjlen (kompressionskraften),<br />
og den, der går vinkelret på (<strong>for</strong>skydningskraften).<br />
Der har været mest fokus på kompressionskraften som risikofaktor.<br />
Princippet i beregningerne af denne gennemgås neden<strong>for</strong>.
Regneeksempel 2<br />
En mand med legemsvægt 80 kg og højde 1,86 m står i en 45° <strong>for</strong>overfældet arbejdsstilling<br />
og holder en byrde på 10 kg i hænderne (fig. 9). Beregningerne <strong>for</strong>etages i <strong>for</strong>hold til L 5S 1,<br />
som er betegnelsen <strong>for</strong> discus mellem 5. lændehvirvel og 1. sacralhvirvel.<br />
Kompressionen i lænderyggen som følge af selve arbejdsstillingen beregnes først. Ifølge<br />
tab. 3 udgør hoved + hals + torso over L 5S 1 45% af legemsvægten dvs 36,0 kg. Ifølge fig. 7<br />
ligger tyngdepunktet <strong>for</strong> denne del af kroppen 44,0% af afstanden fra L 5S 1 til issen. Denne<br />
er 41,0% af legemshøjden ifølge fig. 6. Afstanden fra L 5S 1 til tyngdepunktet bliver således<br />
0,440 · 0,410 · 1,86 m = 0,336 m. Momentarmen mht L5S1 <strong>for</strong> tyngdekraften, der virker på<br />
de 36,0 kg, er 0,336 m · sin 45° = 0,238 m, og momentet mht L5S1 bliver dermed 36,0 kg ·<br />
9,8 m · s -2 · 0,238 m = 84,0 N · m. Hertil kommer armenes moment mht L 5S 1. Armenes vægt<br />
udgør tilsammen 10,2% af legemsvægten dvs 8,2 kg. Da armene hænger lodret ned, vil<br />
tyngdekraftens angrebslinie <strong>for</strong> armene p<strong>as</strong>sere gennem skulderleddet, som ifølge fig. 6 ligger<br />
22,8% af legemshøjden dvs 0,424 m fra L5S1. Momentarmen mht L5S1 er dermed 0,424 m<br />
· sin 45° = 0,300 m og armenes samlede moment 8,2 kg · 9,8 m · s -2 · 0,300 m = 24,1 N · m.<br />
Kroppens samlede moment mht L 5S 1 i denne arbejdsstilling er således (84,0 + 24,1)N · m =<br />
108,1 N · m.<br />
<strong>Det</strong>te ydre moment skal modvirkes af muskelmomentet, som rygmusklerne præsterer.<br />
Deres momentarm er ca 0,06 m, og de må der<strong>for</strong> udvikle en kraft på 108,1 · (0.06) -1 N =<br />
1802 N. Muskeltrækket er stort set parallelt med hvirvelsøjlen og komprimerer der<strong>for</strong> lænderyggen<br />
med denne kraft. Dertil kommer, at legemsvægten, som ligger over L5S1, komprimerer<br />
lænderyggen med (36,0 + 8,2)kg · 9,8 m · s -2 · cos 45° = 306 N.<br />
Kompressionskraften alene på grund af arbejdsstillingen er dermed 1802 N + 306 N =<br />
2108 N.<br />
Kompressionen i lænderyggen som følge af byrden i den givne arbejdsstilling beregnes<br />
dernæst. Tyngdekraftens angrebslinie <strong>for</strong> byrden p<strong>as</strong>serer ligesom <strong>for</strong> armene igennem<br />
skulderleddet, som ligger 22,8% af legemshøjden fra L5S1, dvs 0,228 . 1,86 m = 0,424 m.<br />
Momentarmen mht L 5S 1 <strong>for</strong> tyngdekraftens virkning på byrden er 0,424 m · sin 45° = 0,300<br />
m (som <strong>for</strong> armene). Byrdens moment mht L 5S 1 bliver dermed 10 kg · 9,8 m · s -2 · 0,300 m<br />
= 29,4 N · m. Som <strong>for</strong> kroppens moment skal dette moment modvirkes af rygmusklerne,<br />
der skal præstere en ekstra kraft på 29,4 · (0,06) -1 N = 490 N. Hertil skal lægges 10 kg · 9,8<br />
m · s -2 · cos 45° = 69 N, som er den kraft, hvormed byrden direkte komprimerer L 5S 1.<br />
Kompressionskraften på grund af byrden holdt i den givne arbejdsstilling er dermed 490<br />
N + 69 N = 559 N.<br />
Den samlede kompressionskraft i L 5S 1, når 10 kg holdes i en 45° fremadfældet arbejdsstilling,<br />
bliver dermed 2108 N + 559 N = 2667 N.<br />
<strong>Det</strong> er bemærkelseværdigt, at langt den største del af den samlede<br />
kompressionskraft skyldes kroppens egen bel<strong>as</strong>tning af L 5S 1 i<br />
den givne arbejdsstilling.<br />
Forskydningskraften i L 5S 1, dvs kontaktkraftens komponent vinkelret<br />
på kompressionskraften, kan beregnes efter samme princip<br />
som kompressionskraften. Eventuelt kan også denne være en<br />
betydende risikofaktor, men har hidtil fået ringe opmærksomhed.
82<br />
Biomekanik<br />
Arbejdsbevægelse<br />
Flyttes byrden i eksemplet oven<strong>for</strong> fra stolehøjde (45 cm) til<br />
bordhøjde (75 cm), dvs 0,3 m i løbet af 0,5 sekund, kan man ud<br />
fra billedanalysen få et udtryk <strong>for</strong> <strong>for</strong>flytningerne i løbet af<br />
bevægelsestiden (fig. 10). Anvendes video, er en billedfrekvens<br />
på 50 Hz almindelig, hvilket betyder, at der er 25 billeder på 0,5<br />
sekund. H<strong>as</strong>tigheden af bevægelsen fås ved at differentiere denne<br />
kurve og accelerationen ved endnu en differentiation. Ifølge<br />
Newtons 2. lov skal den største kraft nu præsteres der, hvor den<br />
største acceleration er. I dette eksempel bliver den største acceleration<br />
9,6 m · s -2, og lad os antage, at det netop finder sted, når<br />
manden er i arbejdsstillingen som angivet i fig. 9. <strong>Det</strong> betyder, at<br />
den samlede kraftpåvirkning på hænderne i denne situation bliver<br />
summen af kraften der modvirker tyngdekraftens påvirkning<br />
på byrden, som er 10 kg · 9,8 m · s -2 = 98 N, og kraften der accelererer<br />
byrden med 9,6 m · s -2, som er 10 kg · 9,6 m · s -2 = 96 N.<br />
Da de to kræfter har samme retning, kan deres størrelse lægges<br />
sammen, og den samlede kraft på hænderne bliver næsten lige så<br />
stor, som hvis manden holdt 20 kg statisk. Tilsvarende påvirkes<br />
mandens lænderyg i L 5S 1, hvor kraftpåvirkningen på grund af<br />
byrden altså kan blive ca dobbelt så stor som i den statiske situation,<br />
alt afhængigt af accelerationens størrelse. Skal sådanne<br />
beregninger udføres helt præcise, skal man også inkludere de<br />
kræfter, der medgår til at accelerere legemsdelene, men hvis bevægelserne<br />
ikke er meget hurtige, er bidragene herfra ikke særlig<br />
store. Her skal man være opmærksom på, at selvom byrden flyttes<br />
hurtigt med hænderne, så kan <strong>for</strong>flytningerne af mere proximale<br />
legemsdele være ganske lille eller måske endog 0. Fx kan<br />
arbejdet alene udføres med armene eller endog alene underarmene,<br />
mens hele kroppen (torso) holdes stille. Den udgør jo den<br />
største m<strong>as</strong>se, og der<strong>for</strong> bliver de samlede kræfter, der accelererer<br />
legemsdelene, i et sådant tilfælde små.<br />
Ønskes kun 2-dimensionale beregninger, er det nok med én<br />
film eller video, men skal der laves 3-dimensionale dynamiske<br />
beregninger, må der optages fra mindst to <strong>for</strong>skellige vinkler. I<br />
realiteten må der dog optages fra 3 eller 4 <strong>for</strong>skellige vinkler, da<br />
alle punkter skal ses af mindst 2 kameraer, og der under en<br />
bevægelse let opstår “skjulte” punkter set fra de enkelte kameraer.<br />
Bevægelser kan illustrativt fremstilles ved at tegne stikdiagrammerne<br />
oven i hinanden, som vist på fig. 11 <strong>for</strong> en gangbevægelse<br />
og under et rengøringsarbejde, hvor der anvendes en kost, som<br />
er angivet ved den fede linie.
Lodlinie<br />
Hofteled<br />
▲<br />
▲<br />
45 o<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
L 5 S 1<br />
0,424 m<br />
0,336 m<br />
0,238 m<br />
0,300 m<br />
▲<br />
Skulderled<br />
Biomekanik<br />
Figur 9. Stikdiagram med angivelse af tyngdepunkter , rotationspunkter ●,<br />
og momentarmene i en arbejdsstilling, hvor en mand med legemshøjde 1,86 m og<br />
legemsvægt 80 kg holder en byrde på 10 kg. Se Regneeksempel 2.<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
10 kg<br />
83<br />
Figur 10. 1) Angiver den<br />
vej byrden flyttes i løbet af<br />
0,5 s. Tidspunkterne <strong>for</strong> de<br />
25 billeder er angivet med<br />
x.<br />
2) Angiver differentiationen<br />
af kurven i (1) mht tiden,<br />
og herved fås h<strong>as</strong>tigheden<br />
(v).<br />
3) Angiver differentiationen<br />
af kurven i (2) mht tiden,<br />
og herved fås accelerationen<br />
(a).<br />
1.<br />
s (m)<br />
▲<br />
0,3<br />
0,2<br />
0,1<br />
.<br />
0,0<br />
.<br />
0,1<br />
.<br />
0,2<br />
.<br />
0,3<br />
.<br />
0,4<br />
.<br />
0,5<br />
Tid (s)<br />
2.<br />
v (m·s<br />
1,5<br />
-1 )<br />
▲<br />
1,0<br />
0,5<br />
x<br />
x<br />
x x x x<br />
x<br />
xxxxxxxx x x x x x x x x x<br />
x<br />
.<br />
0,0<br />
.<br />
0,1<br />
.<br />
0,2<br />
.<br />
0,3<br />
.<br />
0,4<br />
.<br />
0,5<br />
Tid (s)<br />
3.<br />
a (m·s<br />
10<br />
5<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
-2 )<br />
▲<br />
. . . . . .<br />
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5<br />
Tid (s)<br />
▲<br />
▲<br />
▲
84<br />
Biomekanik<br />
Film<br />
Video<br />
▲<br />
Dataanalyse<br />
og<br />
plottesystem<br />
▲<br />
▲<br />
Beskrivelse<br />
▲<br />
55/Figur 11. Illustration af bevægelsesanalyser ved hjælp af film eller video. Ud<br />
fra dataanalyse og plotningssystemer kan fås beskrivelser både som kurver (fx<br />
også fig. 10) og som stikdiagrammer. Her er vist dels en skridtcyklus under gang<br />
og dels en moppecyklus under gulvrengøring (den fede linie er moppeskaftet).<br />
▲<br />
Tid
Kraftmålinger<br />
Biomekanik<br />
Hvis vi udelukkende er påvirket af tyngdekraften, så kan kraftpåvirkningen<br />
beregnes ud fra m<strong>as</strong>serne og tyngdeaccelerationen<br />
(som normalt er 9,8 m · s -2 lodret nedad), som det er gjort i<br />
eksemplerne oven<strong>for</strong>. Ofte påvirkes vi dog samtidigt af mange<br />
andre kræfter. I idrætten gælder det fx vindmodstand og vandmodstand<br />
specielt under henholdsvis cykling og svømning, eller<br />
friktionskræfter mellem fx ski og sne ved alle <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> skiløb<br />
samt kraftpåvirkninger af idrætsredskaber på fx hænderne. I<br />
erhvervslivet er det især vores hænder, der påvirkes af de genstande,<br />
vi håndterer, det kan være byrder, der skal flyttes, eller<br />
m<strong>as</strong>kiner og håndværktøj, der skal betjenes. For at kunne beregne<br />
den samlede bel<strong>as</strong>tning af bevægeapparatet er det her nødvendigt<br />
direkte at måle kræfternes størrelse og retning på fx hænderne,<br />
der i disse tilfælde svarer til kræfternes angrebspunkter.<br />
Herfra kan man så <strong>for</strong>tsætte beregninger efter samme principper<br />
som oven<strong>for</strong> successivt <strong>for</strong> de efterfølgende led. Omvendt kan<br />
man også starte med fødderne ud fra kraftpåvirkninger målt på<br />
underlaget vha kraftplat<strong>for</strong>m og derefter regne op igennem kroppen.<br />
<strong>Det</strong>te er almindeligt ved ganganalyser hos fx gangbesværede<br />
patienter eller afprøvning af proteser efter amputationer.<br />
Ydre kræfter, der påvirker mennesket på hænder, fødder eller<br />
et hvilket som helst andet sted på kroppen, kan måles ved hjælp<br />
af krafttransducere. Den mest anvendte type er en strain-gauge<br />
transducer. <strong>Det</strong> vanskelige i konstruktionen af sådanne transducere<br />
er, at man skal sikre, at kraftretningen kendes. Hvis man<br />
arbejder med beregninger i 2 dimensioner, er det som regel nok<br />
med én transducer, hvis man sikrer sig, at kraften er nul i retningen<br />
vinkelret på det plan, man analyserer. Skal beregningerne<br />
<strong>for</strong>etages i 3 dimensioner, må 3-D transducere udvikles. I princippet<br />
er det blot 3 transducere monteret vinkelret på hinanden.<br />
I praksis er det dog ikke let at sikre, at kraften går gennem hver<br />
transducers centrum, og at der ikke er “cross-talk”, dvs at kræfter,<br />
der ikke går i transducerens måleretning, alligevel giver et elektrisk<br />
signal. <strong>Det</strong>te løses i praksis gerne ved omhyggelige kalibreringsrutiner<br />
og efterfølgende edb-b<strong>as</strong>erede korrektioner. Mange<br />
kraftplat<strong>for</strong>me er også strain-gauge b<strong>as</strong>erede, hvor der er monteret<br />
talrige transducere afhængigt af kraftplat<strong>for</strong>mens størrelse og<br />
præcision.<br />
85
Regneeksempel 3<br />
I det følgende gennemgås et eksempel med træk og skub af vogne på vandret underlag.<br />
Personen, der udfører arbejdet, er en kvinde med legemshøjde 1,60 m og legemsvægt 60<br />
kg.<br />
Arbejdsstillingen er som angivet i fig. 12-16, med 30° fremadfældning af kroppen og<br />
armene løftet 60° fra lodret. Ud fra de antropometriske tabeller findes følgende: For armen<br />
+ hånden er vægten 3,1 kg, længden er 0,531 m (svarende til afstanden fra skulder til<br />
håndleddet, hvor vi her <strong>for</strong> nemheds skyld antager, at angrebspunkt <strong>for</strong> træk/skub-kraften<br />
befinder sig), og tyngdepunktet ligger 0,267 m fra skulderleddet (når håndens m<strong>as</strong>se antages<br />
at være i håndleddet svarende til antagelsen oven<strong>for</strong>). For hoved + hals + torso over<br />
L 5S 1 er vægten 45% af legemsvægten dvs 27,0 kg, og tyngdepunktet ligger 0,440 · 0,410 ·<br />
1,60 m = 0,289 m fra L 5S 1. Endelig gælder, at skulderleddet ligger 0,228 · 1,60 m = 0,365 m<br />
fra L 5S 1.<br />
Bel<strong>as</strong>tningerne beregnes under 3 <strong>for</strong>skellige arbejdssituationer, hvor der arbejdes mod<br />
følgende kræfter og lige meget med hver hånd:<br />
1) vandret trækkraft på 400 N (dvs 200 N i hver hånd),<br />
2) vandret skubkraft på 400 N (dvs 200 N i hver hånd) og<br />
3) skubkraft i armens retning på 462 N (dvs 231 N i hver hånd), så den vandrette komponent<br />
bliver 462 N · cos 30° = 400 N, (dvs ligesom under arbejdssituation 2).<br />
Skulderleddets bel<strong>as</strong>tning beregnes først.<br />
Da anatomien ikke er tilstrækkelig kortlagt, beregnes ikke muskelkræfter og kontaktkræfter<br />
i skulderleddet, og vi nøjes her med at beregne det samlede ydre drejningsmonent, som<br />
musklerne skal modvirke. Drejningsmomentet skyldes dels tyngdekraften og dels trækkraf-<br />
Figur 12. Skulderleddets<br />
bel<strong>as</strong>tning under vandret<br />
træk. Den angivne kraftretning<br />
i hånden er trækkraftens<br />
påvirkning på kroppen.<br />
For beregning se Regneeksempel<br />
3. Kræfter er<br />
angivet med og<br />
momentarme med .<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
L 5 S 1<br />
0,365 m<br />
0,289 m<br />
Hofteled<br />
▲<br />
Lodlinie<br />
Skulderled<br />
▲<br />
▲<br />
30 o<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,266 m<br />
▲<br />
60 o<br />
0,267 m<br />
0,231 m<br />
▲<br />
▲<br />
0,531 m<br />
▲<br />
2 x 200 N<br />
▲
ten eller skubkraften. Momentarmen mht skulderleddet er i alle 3 situationer <strong>for</strong> tyngdekraftens<br />
påvirkning af<br />
arm + hånd: 0,267 m · sin 60° = 0,231 m, og momentarmen <strong>for</strong> træk/skubkraften er:<br />
0,531 m · cos 60° = 0,266 m i 1) og 2) men 0 i 3).<br />
I de 3 arbejdssituationer fås følgende beregninger:<br />
1) Se fig. 12.<br />
Tyngdekraftens moment <strong>for</strong> hver skulder er:<br />
3,1 kg · 9,8 m · s -2 · 0,231 m = 7,0 N · m.<br />
<strong>Det</strong>te moment søger at dreje armen med uret i <strong>for</strong>hold til skulderleddet i dette eksempel<br />
og regnes der<strong>for</strong> negativt.<br />
Trækkraftens moment <strong>for</strong> hver skulder er:<br />
200 N · 0,266 m = 53,2 N · m.<br />
<strong>Det</strong>te moment søger at dreje armen mod uret i <strong>for</strong>hold til skulderleddet i dette eksempel<br />
og regnes der<strong>for</strong> positivt.<br />
<strong>Det</strong> samlede ydre drejningsmoment i skulderen er da:<br />
(53,2 - 7,0) N · m = 46,2 N · m.<br />
▲<br />
▲<br />
L 5 S 1<br />
0,365 m<br />
0,289 m<br />
Hofteled<br />
▲<br />
Lodlinie<br />
Skulderled<br />
▲<br />
▲<br />
30 o<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,266 m<br />
▲<br />
60 o<br />
0,267 m<br />
0,231 m<br />
▲<br />
▲<br />
0,531 m<br />
2 x 200 N<br />
2) Se fig. 13.<br />
Eneste <strong>for</strong>skel fra situation 1) er, at skubkraftens moment vil søge at dreje armen med<br />
uret i <strong>for</strong>hold til skulderleddet, således at det samlede drejningsmoment i skulderen er:<br />
(- 53,2 - 7,0) N · m = - 60,2 N · m.<br />
▲<br />
▲<br />
Figur 13. Skulderleddets<br />
bel<strong>as</strong>tning under vandret<br />
skub. Den angivne kraftretning<br />
i hånden er skubkraftens<br />
påvirkning på kroppen.<br />
For beregning se Regneeksempel<br />
3. Kræfter er<br />
angivet med og<br />
momentarme med<br />
▲<br />
▲<br />
▲
Figur 14. Skulderleddets<br />
bel<strong>as</strong>tning under skub i<br />
armenes retning. Den<br />
angivne kraftretning i hånden<br />
er skubkraftens påvirkning<br />
på kroppen. For<br />
beregning se Regneeksempel<br />
3. Kræfter er angivet<br />
med og momentarme<br />
med<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
Lodlinie<br />
3) Se fig. 14.<br />
Tyngdekraftens moment er det samme som i 1) og 2), dvs lig med 7,0 N · m. Skubkraftens<br />
moment bliver derimod 0 i denne situation, idet momentarmen er 0. Der<strong>for</strong> bliver det samlede<br />
moment:<br />
- 7,0 N · m.<br />
Et positivt moment modvirkes af skulderens extensorer og negativt moment af flexorerne.<br />
<strong>Det</strong> vil sige, at i træksituationen skal <strong>for</strong>trinsvis skulderextensorer arbejde, mens det i skubsituationerne<br />
er skulderflexorerne.<br />
Lænderyggens bel<strong>as</strong>tning beregnes dernæst.<br />
Som <strong>for</strong> skulderen beregnes først drejningsmomenterne, som igen skyldes dels tyngdekraften<br />
og dels træk/skubkraften.<br />
Tyngdekraftens momentarm <strong>for</strong> arm + hånd mht L5S1 er<br />
0,267 m · sin 60° + 0,365 m · sin 30° = 0,231m + 0,183 m = 0,414 m.<br />
Tyngdekraftens momentarm <strong>for</strong> torso over L 5S 1 + hals + hoved mht L 5S 1 er 0,289 m · sin 30°<br />
= 0,145 m.<br />
Disse momentarme er de samme i situation 1), 2) og 3).<br />
Træk/skubkraftens momentarm mht L 5S 1 er<br />
0,365 m · cos 30° - 0,531 m · cos 60° = 0,051 m i situation 1) og 2), mens den er 0,365 m i<br />
situation 3).<br />
I de 3 arbejdssituationer fås følgende beregninger:<br />
▲<br />
▲<br />
L 5 S 1<br />
0,365 m<br />
0,289 m<br />
Hofteled<br />
Skulderled<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
30 o<br />
2 x 200 N<br />
1) Se fig. 15.<br />
Tyngdekraftens moment <strong>for</strong> 2 . (arm + hånd) + hals og torso over L 5S 1 er<br />
2 . (3,1 kg . 9,8 m . s -2 . 0,414 m) + (27,0 kg . 9,8 m . s -2 . 0,145 m) = 2 . 12,6 + 38,4 = 63,6 N . m.<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,266 m<br />
▲<br />
60 o<br />
0,267 m<br />
0,231 m<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,531 m<br />
▲<br />
▲<br />
▲ 30 o<br />
2 x 231 N<br />
▲
Hofteled<br />
▲<br />
▲<br />
L 5 S 1<br />
▲<br />
▲<br />
0,365 m<br />
0,289 m<br />
▲<br />
Lodlinie<br />
Skulderled<br />
▲<br />
▲<br />
30 o<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
m<br />
▲0,145<br />
0,183 m<br />
0,414 m<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,266 m<br />
▲<br />
60 o<br />
0,051 m<br />
0,267 m<br />
0,231 m<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,531 m<br />
▲<br />
400 N<br />
skub<br />
Da dette moment søger at dreje torso over L 5S 1 med uret i <strong>for</strong>hold til leddet L 5S 1, regnes<br />
det negativt.<br />
Trækkraftens moment (samlet <strong>for</strong> begge hænder) er<br />
400 N · 0,051 m = 20,4 N · m.<br />
Da dette moment søger at dreje torso over L5S1 med uret i <strong>for</strong>hold til leddet L 5S 1, regnes<br />
det negativt, således at det samlede moment der<strong>for</strong> bliver: (- 63,6 - 20,4) N · m = - 84,0 N ·<br />
m.<br />
2) Se fig. 15.<br />
Eneste <strong>for</strong>skel fra 1) er her, at skubkraften søger at dreje torso over L 5S 1 mod uret og der<strong>for</strong><br />
regnes positiv, således at det samlede moment der<strong>for</strong> bliver:<br />
(- 63,6 + 20,4) N · m = - 43,2 N · m.<br />
3) Se fig. 16.<br />
Tyngdekraftens moment er det samme som i 1) og 2).<br />
Skubkraftens moment er 462 N · 0,365 m = 168,6 N · m, som søger at dreje torso over L5S1<br />
mod uret i <strong>for</strong>hold til leddet L5S1, dvs regnes positivt, således at det samlede moment der<strong>for</strong><br />
bliver: (- 63,6 + 168,6) N · m = 105,0 N · m.<br />
Et positivt moment i L 5S 1 modvirkes af bugmusklerne, mens et negativt moment modvirkes<br />
af rygmusklerne. På baggrund af ovenstående drejningsmomenter kan man efterfølgende<br />
beregne den nødvendige muskelkraft samt kontaktkraften i leddet i L 5S 1, som i eksemplet i<br />
fig. 9. For bugmusklernes vedkommende regnes der gerne med en gennemsnitlig momentarm<br />
på ca 0,08 m.<br />
▲<br />
400 N<br />
træk<br />
▲<br />
Figur 15. Lænderyggens<br />
bel<strong>as</strong>tning i L5S1 under<br />
vandret træk hhv skub.<br />
Den angivne kraftretning i<br />
hånden er skubkraftens<br />
påvirkning på kroppen. For<br />
beregning se Regneeksempel<br />
3. Kræfter er angivet<br />
med og momentarme<br />
med<br />
▲<br />
▲<br />
▲
Figur 16. Lænderyggens<br />
bel<strong>as</strong>tning i L5S1 under skub<br />
i armenes retning. Den<br />
angivne kraftretning i hånden<br />
er skubkraftens påvirkning<br />
på kroppen. For<br />
beregning se Regneeksempel<br />
3. Kræfter er angivet<br />
med og momentarme<br />
med .<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
Hofteled<br />
▲<br />
▲<br />
L 5 S 1<br />
▲<br />
▲<br />
0,365 m<br />
0,289 m<br />
▲<br />
Lodlinie<br />
Skulderled<br />
▲<br />
▲<br />
30 o<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
m<br />
▲0,145<br />
0,183 m<br />
0,414 m<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,266 m<br />
▲<br />
60 o<br />
0,051 m<br />
0,267 m<br />
0,231 m<br />
400 N<br />
462 N<br />
Beregningerne af momenterne i skuldre og lænderyg under de 3<br />
<strong>for</strong>skellige arbejdssituationer viser, at kraftens retning er afgørende<br />
<strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tningerne. For skulderen bliver momentet således<br />
mindst i situation 3), men det medfører det største moment mht<br />
L 5S 1. Tilsvarende kan det ses, at kraftens angrebspunkt er<br />
afgørende <strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tningerne i alle kroppens dele, idet det er<br />
bestemmende <strong>for</strong> momentarmene. <strong>Det</strong> betyder her, at hændernes<br />
placering er helt afgørende, idet kraftens angrebspunkt i dette<br />
eksempel er i håndleddene. Generelt gælder det, at arbejdsstillingen<br />
er en vigtig parameter <strong>for</strong> bel<strong>as</strong>tningsprofilen. Eksemplet<br />
viser endvidere, at hvis man ændrer arbejdsbel<strong>as</strong>tningen, så man<br />
fx minimerer bel<strong>as</strong>tningen i skulderen, så kan det medføre en<br />
markant <strong>for</strong>øgning af bel<strong>as</strong>tningen i lænden. Der<strong>for</strong> er det altid<br />
vigtigt at anlægge et helhedssyn, når der udarbejdes <strong>for</strong>slag til en<br />
ændring i arbejdets udførelse.<br />
Muskelaktivitet (EMG) og muskelkraft<br />
De nødvendige muskelkræfter, der skal bruges <strong>for</strong> at opretholde<br />
en stilling eller udføre en bevægelse, kan beregnes, som det<br />
fremgår oven<strong>for</strong>. Men som nævnt vil der ofte <strong>for</strong>etages stabilise-<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
▲<br />
0,531 m<br />
▲<br />
▲<br />
▲ 30 o<br />
▲
Biomekanik<br />
rende “co-contraction”, dvs muskelaktivitet på begge sider af et<br />
led. <strong>Det</strong>te er udpræget ved indlæring af nye bevægelser. Efterhånden<br />
som bevægelsen automatiseres, vil den motoriske kontrol<br />
optimeres og kun de nødvendige motoriske enheder rekrutteres<br />
(se kapitel 2). <strong>Det</strong> er det, der i idrætten kaldes at lære den rigtige<br />
“timing” af bevægelsen. Men selv efter en indlæringsperiode vil<br />
der ofte <strong>for</strong>ekomme nødvendig “co-contraction”. <strong>Det</strong>te gælder<br />
især under meget hurtige eller præcise bevægelser. Endvidere<br />
gælder det, at led med stor bevægelighed som fx skulderleddet<br />
stabiliseres ved hjælp af muskelkræfter. Endelig vil <strong>for</strong>skellige<br />
muskelsynergier ofte i kombination præstere den nødvendige<br />
kraft. Deres trækretninger er som regel lidt <strong>for</strong>skellige, og jo mere<br />
de afviger fra den kraftretning, der kræves i en given situation, jo<br />
større kraft må de præstere ifølge vektorregningens principper.<br />
Der<strong>for</strong> vil de reelle bel<strong>as</strong>tninger på bevægeapparatet ofte blive<br />
undervurderet, når de alene bygger på beregnede muskelkræfter.<br />
For at komme sandheden nærmere, kan man måle muskelkræfterne.<br />
Enkelte <strong>for</strong>søg er <strong>for</strong>etaget på mennesker med en krafttransducer<br />
indopereret i akillessenen. Sådanne direkte målinger<br />
kan dog kun lade sig gøre i ganske enkelte tilfælde. Som regel er<br />
man nødt til at benytte en indirekte metode.<br />
Når muskler aktiveres, udsendes der elektriske signaler, som<br />
kan afledes med elektroder fra huden eller med meget tynde<br />
nåle- eller wire-elektroder stukket direkte ind i musklen. Denne<br />
elektriske afledning kaldes et elektromyogram eller EMG. Talrige<br />
<strong>for</strong>søg på dyr og mennesker har vist, at der er en sammenhæng<br />
mellem musklers EMG og kraftudvikling. <strong>Det</strong> er derved muligt at<br />
lave en kalibreringskurve <strong>for</strong> hver muskel. Ud fra EMG-signalet<br />
afledt under arbejdet kan man derefter beregne kraftudviklingen.<br />
Kendes også den maksimale styrke <strong>for</strong> en muskel eller muskelgruppe,<br />
kan endvidere den relative bel<strong>as</strong>tning af musklerne<br />
beregnes. Der findes mange tabeller over maksimale muskelstyrker<br />
i <strong>for</strong>skellige muskelgrupper (se fx (1)).<br />
Normalt <strong>for</strong>etages de statiske kalibreringer i en given muskellængde,<br />
da denne bl.a. har indflydelse på kraftens størrelse (se<br />
kapitel 2, fig. 6 og 7). Også <strong>for</strong>kortningsh<strong>as</strong>tigheden har indflydelse<br />
på kraftudviklingen (se kapitel 2, fig. 8 og 9), og dynamiske<br />
kalibreringer kan komme på tale. Her kan man ved hjælp af p<strong>as</strong>sende<br />
filtreringer fremkomme med en nøje tidsmæssig samvariation<br />
mellem EMG og kraft, men sådanne kalibreringer er ret komplicerede.<br />
For mange muskler er sammenhængen nærmest retliniet<br />
mellem statisk kraft og EMG (fig. 17). I sådanne tilfælde er<br />
beregningerne relativt simple, og er bevægelserne ikke alt <strong>for</strong><br />
hurtige og uden ekstreme bevægelsesudslag, er sådanne målinger<br />
ret præcise. <strong>Det</strong>te gælder mange arbejdsbevægelser i erhvervslivet,<br />
hvorimod der i en række idrætsdiscipliner <strong>for</strong>ekommer så<br />
91<br />
Kraft (N)<br />
▲<br />
▲<br />
EMG (µV)<br />
Figur 17. Illustration af en<br />
ideel lineær sammenhæng<br />
mellem musklens elektriske<br />
aktivitet og kraftudvikling<br />
under en statisk kontraktion<br />
på submaksimale niveauer.<br />
Ofte ses dog afvigelser fra<br />
den rette linie, især når<br />
muskelkraften nærmer sig<br />
maksimale værdier, og da<br />
anvendes eksponentielle,<br />
logaritmiske eller potensapproximationer.
92<br />
Biomekanik<br />
hurtige og kraftfulde bevægelser, at denne metode <strong>for</strong>mentlig i<br />
høj grad vil undervurdere de aktuelle kræfter, der påvirker de<br />
enkelte væv i bevægeapparatet.<br />
Arbejde og energi<br />
Fysisk defineres arbejde som:<br />
arbejde = kraft · vej (A = 4 F · 4s, hvor s står <strong>for</strong> strækning eller vej).<br />
Enheden <strong>for</strong> arbejde er N · m, der ikke er det samme som enheden<br />
<strong>for</strong> drejningsmoment. Ifølge fysikken er her N · m det samme<br />
som joule, J, dvs et mål <strong>for</strong> energi. Arbejde og energi måles<br />
således i samme enhed. Musklerne omdanner kemisk bunden<br />
energi til mekanisk arbejde. Forholdet mellem det udførte, ydre<br />
arbejde (A) og det hertil svarende energi<strong>for</strong>brug (E) kaldes nyttevirkningen,<br />
N% = A · 100 . E -1 %.<br />
Muskler er det eneste væv, der kan omsætte kemisk energi til<br />
mekanisk kraft. Samtidig kan muskler <strong>for</strong>korte sig, dvs tilbagelægge<br />
en vejstrækning og dermed udføre mekanisk arbejde i<br />
fysisk <strong>for</strong>stand. Muskelarbejdet opdeles gerne i det indre og ydre<br />
arbejde. <strong>Det</strong> indre arbejde er det, der medgår til at bevæge kroppens<br />
<strong>for</strong>skellige segmenter i <strong>for</strong>hold til omgivelserne. Mange <strong>for</strong>mer<br />
<strong>for</strong> arbejde består udelukkende af indre arbejde som fx gang<br />
og løb, hvor der i fysisk <strong>for</strong>stand ikke netto præsteres noget<br />
arbejde. Et ydre arbejde præsteres, når man løfter byrder, skubber<br />
en vogn op ad bakke eller cykler på en ergometercykel. <strong>Det</strong><br />
samlede mekaniske arbejde er summen af det indre og det ydre<br />
arbejde. Begge <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> arbejde kan kvantificeres ved biomekaniske<br />
beregninger. Ofte overses det indre arbejde, der skal<br />
udføres, men <strong>for</strong> musklen er det ligegyldigt, om dens arbejde<br />
medgår til at bevæge kroppens segmenter eller løfte en ydre byrde.<br />
Når muskler udfører arbejde i fysisk <strong>for</strong>stand, præsterer de kraft<br />
under <strong>for</strong>kortning. <strong>Det</strong> kaldes også koncentrisk arbejde. Nyttevirkningen<br />
ved sådant arbejde er ca 20%. Dvs at musklerne bruger<br />
ca 5 gange så meget kemisk bunden energi, som de leverer<br />
mekanisk arbejde. Resten bliver til varme. Omdannelsen af<br />
kemisk bunden energi til mekanisk energi kaldes <strong>for</strong> musklernes<br />
energistofskifte. Denne proces kræver ilt, som leveres med blodet.<br />
En stigning i muskelstofskiftet medfører der<strong>for</strong> samtidig en<br />
øget bel<strong>as</strong>tning af hjerte, kredsløb og lunger.<br />
Muskler kan også udvikle kraft, mens de <strong>for</strong>længes. <strong>Det</strong> kaldes
Regneeksempel 4<br />
Biomekanik<br />
excentrisk arbejde. Herved kan de aktivt bremse en bevægelse.<br />
<strong>Det</strong> sker under næsten alle <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> dagligdags aktiviteter. I<br />
fysisk <strong>for</strong>stand udfører muskler her ikke arbejde, men tværtimod<br />
tilføres musklen energi. Men aktive muskler kan i modsætning til<br />
en el<strong>as</strong>tik kun oplagre el<strong>as</strong>tisk energi i meget kort tid, dvs den<br />
kan kun inden <strong>for</strong> få millisekunder i en efterfølgende koncentrisk<br />
kontraktion omdannes delvist til mekanisk energi. Fysiologisk set<br />
koster det der<strong>for</strong> kemisk bunden energi i musklen, når den skal<br />
arbejde excentrisk på samme måde som ved koncentrisk arbejde<br />
(se også kapitel 2, fig. 5 og 10). I fysisk <strong>for</strong>stand kan man egentlig<br />
ikke tale om nyttevirkning her, men fysiologisk set har det vist<br />
sig praktisk at indføre begrebet negativ nyttevirkning. Der skal<br />
bruges ca lige så meget kemisk bunden energi, som der tilføres<br />
mekanisk energi under bremsearbejdet. Ser man <strong>for</strong> nemheds<br />
skyld bort fra <strong>for</strong>tegn, bliver nyttevirkningen <strong>for</strong> excentrisk arbejde<br />
ca 100%.<br />
Under biomekaniske registreringer kan det bestemmes, om<br />
muskler arbejder koncentrisk eller excentrisk, og hvor stort arbejdet<br />
er i de to f<strong>as</strong>er. Ved at dividere det ydre arbejde med de<br />
respektive nyttevirkninger fås et mål <strong>for</strong> energi<strong>for</strong>bruget eller<br />
stofskiftet, der er nødvendigt <strong>for</strong> at udføre det pågældende arbejde.<br />
Ofte glemmes det indre arbejde, som skal udføres, da man<br />
set fra et produktionssynspunkt kun er interesseret i det ydre<br />
arbejde, som præsteres. <strong>Det</strong> kan imidlertid medføre alvorlige fejlvurderinger,<br />
når det gælder om optimal planlægning af arbejdet.<br />
<strong>Det</strong> kan illustreres ved følgende:<br />
Ved en produktion skal 10 tons materialer løftes. <strong>Det</strong>te kan gøres ved at løfte 50 kg ad gangen<br />
(maksimal acceptabel byrdevægt i Danmark) eller fx at løfte 10 kg ad gangen. Vi antager,<br />
at løftene må udføres med en kropshældning på 45°, og at bevægelsen under alle løft<br />
er <strong>for</strong>holdsvis langsom, så en statisk beregning giver en rimelig nøjagtighed. Ifølge eksemplet<br />
i fig. 9 er kompressionskraften i lænderyggen ved hvert løft af 10 kg lig med 2108 N på<br />
grund af kroppens egen vægt i den givne arbejdsstilling og 559 N på grund af byrden, dvs i<br />
alt 2667 N pr løft. Skal 10 tons løftes på denne måde, betyder det, at der skal udføres 1000<br />
løft. Skal den akkumulerede “kompressions-dosis” estimeres <strong>for</strong> det udførte arbejde, må<br />
tids<strong>as</strong>pektet inddrages. Antager vi, at hvert løft varer 0,4 sekund, så kan man tale om en<br />
akkumuleret bel<strong>as</strong>tning på 2667 · 1000 · 0,4 N · s = 1.066.800 N · s.<br />
Hvis der løftes 50 kg <strong>for</strong> hvert løft, bliver bel<strong>as</strong>tningen på lænderyggen på grund af kroppens<br />
egen vægt selvfølgelig uændret 2108 N og på grund af byrden 5 · 559 N = 2795 N, dvs<br />
i alt 4903 N pr løft. <strong>Det</strong>te løft skal dog kun udføres 200 gange <strong>for</strong> at løfte de 10 tons. Selvom<br />
vi nu antager, at hvert løft på grund af den større byrde udføres noget langsommere,<br />
93
dvs at det fx tager 0,5 sekund <strong>for</strong> hvert løft, så bliver den akkumulerede bel<strong>as</strong>tning mindre,<br />
nemlig 4903 · 200 · 0,5 N · s = 490.300 N · s.<br />
Bel<strong>as</strong>tningen beregnet på denne måde er altså mindre end det halve, når der løftes 50 kg<br />
ad gangen, sammenlignet med den akkumulerede bel<strong>as</strong>tning ved at løfte 10 kg ad gangen.<br />
<strong>Det</strong> medfører, at stofskiftet og dermed iltoptagelse, lungeventilation og hjertefrekvens vil<br />
være lavere, hvilket er blevet bekræftet ved standardiserede <strong>for</strong>søg. Bel<strong>as</strong>tningen pr løft er<br />
naturligvis højere, når der løftes 50 kg, og overstiger i dette tilfælde acceptable værdier.<br />
Normalt bør kompressionskraften ikke være større end 3400 N (se kapitel 4). Reduceres<br />
byrdevægten imidlertid til 20 kg, bliver bel<strong>as</strong>tningen pr løft under de maksimalt acceptable<br />
værdier. Denne måde vil sandsynligvis være at <strong>for</strong>etrække frem <strong>for</strong> at løfte 10 kg ad gangen,<br />
idet den er mere energibesparende.<br />
Alt i alt kan man konkludere, at det gælder om at optimere<br />
bel<strong>as</strong>tninger, og her må man ikke alene tage hensyn til en<br />
enkelt parameter, men der skal anlægges et helhedssyn.<br />
Litteratur<br />
1. Chaffin DB, Andersson GBJ. Occupational biomechanics.<br />
Second edition. New York: John Wiley & Sons, Inc., 1991.<br />
2. Dempster WT. Space requirements of the seated operator.<br />
Geometrical, kinematic, and mechanical <strong>as</strong>pects of the<br />
body with special reference to the limbs. Wright Patterson<br />
Air Force B<strong>as</strong>e, Ohio: WADC-TR-55-159, 1955.<br />
3. Phe<strong>as</strong>ant S. Bodyspace. Anthorpometry, ergonomics and<br />
design. London: Taylor & Francis Ltd., 1986.<br />
4. Plagenhoef S. Patterns of human motion. New Jersey: Prentice-Hall,<br />
Inc., 1971.<br />
5. Winter DA. Biomechanics and motor control of human<br />
movement. 2nd ed. New York, Chichester, Brisbane, Toronto,<br />
Singapore: John Wiley & Sons, Inc, 1990.
KAPITEL 4<br />
Manuel transport<br />
Kurt Jørgensen
96<br />
Manuel transport<br />
Manuel transport<br />
Manuel transport er ældre end menneskeheden. Mange dyr betjener<br />
sig heraf, fx i <strong>for</strong>bindelse med yngelpleje, ved indsamling af<br />
redemateriale og føde samt ved flytning af unger <strong>for</strong> at værne<br />
dem mod fjender. Manuel transport har været og er af betydning<br />
<strong>for</strong> arternes overlevelse. I mange dele af verden er manuel transport<br />
stadig uhyre udbredt <strong>for</strong> mennesker, fx transporteres vand<br />
ved bæring mange steder i Afrika over kolossale afstande, og<br />
kvinder slæber i samme verdensdel stadig rundt på børnene i<br />
tørklæder på ryggen, indtil de er 1-2 år gamle. Selv i vores superindustrialiserede<br />
samfund <strong>for</strong>ekommer megen manuel transport<br />
stadig, og en del af den er <strong>for</strong>mentlig vanskelig (umulig) at fjerne.<br />
<strong>Det</strong> gælder i de primære erhverv, jordbrug og fiskeri, men<br />
også i de sekundære og tertiære erhverv, hvor især plejesektoren<br />
byder på et utal af svært mekaniserbare manuelle transportprocesser.<br />
Taxonomi<br />
Manuelle transportprocesser kan opdeles på følgende måde: løft,<br />
skub, træk og bæring. Ved løft udføres arbejde imod tyngdekraften<br />
på byrden og kroppen (eller dele heraf). Man kan tale om<br />
lave løft mellem underlag og midt-lår, og høje løft, der finder sted<br />
fra skulderhøjde og op til fuld strækkehøjde. Ved løft udføres<br />
reelt mekanisk arbejde såvel på byrden som på operatørens egne<br />
legemsdele, hvorved disse m<strong>as</strong>sedele <strong>for</strong>flyttes vertikalt. Arbejdet<br />
kan beregnes som disse <strong>for</strong>flytninger (m) ganget med tyngdeaccelerationen<br />
(9,8 m · s -2) gange de indgående m<strong>as</strong>ser (kg). Arbejdet<br />
på operatørens egne kropsdele udgør en ikke ringe del af det<br />
samlede løftearbejde.
Manuel transport<br />
Ved skub, træk og bæring på vandret underlag sker der ingen<br />
eller ubetydelige vertikale <strong>for</strong>flytninger af byrdens tyngdepunkt.<br />
<strong>Det</strong> fysiologiske arbejde ved skub og træk består ud over det<br />
arbejde, der skal til <strong>for</strong> at bevæge operatøren, af det arbejde, der<br />
skal udføres <strong>for</strong> at overvinde emnets friktion imod underlaget.<br />
Ved træk vil friktionen have retning væk fra operatøren og ved<br />
skub imod operatøren. Ved bæring består arbejdet i det “arbejde”,<br />
der skal udføres på operatørens og byrdens samlede tyngdepunkt.<br />
<strong>Det</strong>te er i fysisk <strong>for</strong>stand nul, da tyngdepunktet løftes og<br />
sænkes lige meget under hver gangcyklus. I fysiologisk <strong>for</strong>stand<br />
er bæring imidlertid energikrævende, da også negativt muskelarbejde<br />
kræver energifrigørelse, og <strong>for</strong>di det negative arbejde kun i<br />
et vist omfang kan genanvendes ved det efterfølgende positive<br />
muskelarbejde (se kapitel 3). Dertil kommer den energifrigørelse,<br />
der er nødvendig, <strong>for</strong> at muskler i arme og krop kan f<strong>as</strong>tholde<br />
byrden.<br />
Ved skub, træk og bæring på underlag <strong>for</strong>skelligt fra vandret<br />
skal der tillige udføres positivt (op ad bakke) eller negativt arbejde<br />
(ned ad bakke).<br />
Ud over disse fire grund<strong>for</strong>mer af manuelle transportprocesser<br />
kan der tillige opregnes en række hybrid<strong>for</strong>mer, som fx rulning<br />
og slæbning. Fælles <strong>for</strong> manuelle transport<strong>for</strong>mer er, at de udsætter<br />
såvel hvirvelsøjlens som skulderbæltets strukturer, dvs knogler,<br />
led, ligamenter samt den hertil hørende muskulatur, <strong>for</strong> store<br />
mekaniske påvirkninger. <strong>Det</strong>te skyldes, at kroppen simplificeret<br />
kan opfattes som et biomekanisk system af vægtstangsarme<br />
(knogler) og led, hvor tyngdekraften virker på relativt lange og<br />
muskelkraften på korte momentarme. Fordelen ved denne konstruktion<br />
er, at kroppen i bevægelsesmæssig og energetisk henseende<br />
får en hensigtsmæssig ud<strong>for</strong>mning (små inertimomenter),<br />
og at hurtige bevægelser muliggøres.<br />
Manuel transport stiller tillige store krav til organismens energifrigørende<br />
systemer - musklerne - samt til de dertil hørende “servicesystemer”<br />
- blodkredsløb og lunger. <strong>Det</strong> er en følge af det<br />
arbejde, musklerne skal præstere på kroppens og byrdens samlede<br />
tyngdepunkt. En særlig uhensigtsmæssig påvirkning af kredsløbet<br />
vil hyppigt være aktuel i <strong>for</strong>bindelse med manuel transport,<br />
som <strong>for</strong>drer statiske eller “halv-statiske” kontraktioner især i<br />
arme, skuldre og ryg. <strong>Det</strong> kan føre til <strong>for</strong>tsatte stigninger af såvel<br />
hjertefrekvens som arterielt blodtryk og dermed til øget arbejde<br />
<strong>for</strong> hjertet, hvad der specielt <strong>for</strong> individer med svage hjerter er<br />
problematisk.<br />
97
98<br />
Manuel transport<br />
Manuel transport har “omkostninger” i<br />
<strong>for</strong>m af bel<strong>as</strong>tningsskader<br />
Der findes mange epidemiologiske undersøgelser, der med al<br />
tydelighed viser, at tunge løft er blandt de alvorligste risikofaktorer<br />
<strong>for</strong> fremkomsten af arbejdsrelateret lænderygbesvær. <strong>Det</strong> er<br />
vist i store befolkningsundersøgelser blandt fx murere, jord- og<br />
betonarbejdere, såvel i Danmark som internationalt. I rapporter<br />
fra National Institute of Occupational Safety and Health i USA i<br />
1980’erne konstateredes det, at omkring 1/3 af den amerikanske<br />
arbejdsstyrke er tvunget til at anvende betydelig fysisk kraft ved<br />
det daglige arbejde. <strong>Det</strong> konstateredes yderligere, at:<br />
◆ overbel<strong>as</strong>tningsskader på bevægeapparatet uanset art årligt<br />
<strong>for</strong>ekommer hos ca 5% af arbejdsstyrken svarende til 1/2 mio<br />
arbejdere,<br />
◆ overanstrengelse bedømmes til at være årsagen til mere end<br />
60% af rygbesværet <strong>for</strong>årsaget af arbejdet,<br />
◆ 2/3 af alle overbel<strong>as</strong>tningsskader regner man med <strong>for</strong>årsages<br />
af løft, mens<br />
◆ ca 20% <strong>for</strong>årsages af bel<strong>as</strong>tninger i <strong>for</strong>bindelse med arbejdsmomenter,<br />
der involverer skub og træk.<br />
Også fra dansk side er det konstateret, at lænderygbesværet i <strong>for</strong>bindelse<br />
med hårdt manuelt arbejde er langt mere udbredt blandt<br />
fx jord- og betonarbejdere, slagteriarbejdere, murere og plejepersonale<br />
end hos en gennemsnitsbefolkning. Fx har ca 70% af 50årige<br />
jord- og betonarbejdere haft ondt i ryggen inden <strong>for</strong> det sidste<br />
år imod ca 45% blandt en erhvervsmæssig repræsentativ gruppe<br />
af 50-årige mænd (se fx (10)).<br />
Som det kan <strong>for</strong>stås ud fra det <strong>for</strong>egående, er hvirvelsøjlen et<br />
svagt led i den biomekaniske kæde, som dannes af menneskets<br />
bevægeapparat i <strong>for</strong>bindelse med manuel håndtering. Vi vil der<strong>for</strong><br />
i det følgende beskrive og <strong>for</strong>klare nogle grundlæggende <strong>for</strong>hold<br />
omkring hvirvelsøjlens bygning og funktion, biomekanik.<br />
Hvirvelsøjlens anatomi<br />
Fra 2-3-års alderen er menneskets axialskelet - rygsøjlen - såvel i<br />
det sagittale som i det frontale plan ud<strong>for</strong>met som en dobbelt S<strong>for</strong>met<br />
stav, der <strong>for</strong>binder kraniet <strong>for</strong>oven med bækkenet <strong>for</strong>ne-
den. Rygsøjlen får derved en væsentlig vægtbærende funktion af<br />
selve kroppen og via arme og skulderbælte en tilsvarende funktion<br />
over <strong>for</strong> eksterne byrder, der holdes i hænderne. Hvirvelsøjlen<br />
er opbygget af 24 indbyrdes bevægelige byggesten - hvirvlerne,<br />
hvoraf der findes 7, 12 og 5 i henholdsvis hals-, bryst- og lændedel.<br />
Hvirvlerne består af et hvirvellegeme og en bagudvendende<br />
hvirvelbue, der omgiver et hvirvelhul. De <strong>for</strong>enede hvirvelhuller<br />
danner hvirvelkanalen, hvori rygmarven befinder sig godt beskyttet.<br />
På hvirvelbuerne findes <strong>for</strong>skellige fremspring, torntappe,<br />
tværtappe og ledtappe. På de sidste findes ledflader, 2 opad- og<br />
2 nedadvendte. De øvrige tappe tjener som fæste <strong>for</strong> talrige<br />
småmuskler og ledbånd. Kontakten mellem 2 naboled <strong>for</strong>egår i et<br />
såkaldt uægte led, som dannes af den støddæmperfungerende<br />
mellemhvirvelskive, der er indskudt imellem hvirvellegemerne.<br />
Derudover varetages <strong>for</strong>bindelsen af to ægte led<strong>for</strong>bindelser,<br />
knyttet til ledtappene. Hvirvlerne holdes desuden sammen af<br />
længdegående bånd<strong>for</strong>bindelser, såvel <strong>for</strong>til som bagtil på hvirvelsøjlen,<br />
samt af mindre bånd, der <strong>for</strong>binder hvirvelbuen og<br />
dennes tappe.<br />
Bevægelsesmulighederne i hvirvelsøjlen er betydelige i alle 3<br />
hovedplaner og kommer i stand ved en summeret bevægelse<br />
over det store antal involverede led. Størst sidebøjning og rotation<br />
<strong>for</strong>ekommer i lændedelen, hvorimod brystdelen har størst<br />
bevægelsesudsving i sagittalplanet. Hvirvelsøjlens smidighed er<br />
underk<strong>as</strong>tet store såvel interindividuelle som intraindividuelle <strong>for</strong>skelle.<br />
Sidstnævnte kan eksemplificeres ved den aldersbetingede<br />
reduktion i hvirvelsøjlens bevægelighed.<br />
For yderligere læsning, se: Bojsen-Møller & Andre<strong>as</strong>en (4);<br />
Bogduk & Twomey (3).<br />
Hvirvelsøjlens bevægelser<br />
Manuel transport<br />
Bevægelserne og stillingsopretholdelsen af hvirvelsøjlen varetages<br />
af kroppens muskler, der kan kategoriseres i bugmusklerne og<br />
rygmusklerne. Førstnævnte udgør kroppens <strong>for</strong>side og flanker og<br />
<strong>for</strong>binder brystk<strong>as</strong>se og bækken. Rygmusklerne kan opdeles i de<br />
overfladiske rygmuskler, som funktionelt og udviklingsmæssigt<br />
tilhører skulderbælte og arme, samt de dybe rygmuskler. Sidstnævnte,<br />
som med en fælles betegnelse kaldes de paravertebrale<br />
muskler (para = ved siden af, vertebra = hvirvel), strækker sig<br />
som to muskelportioner på hver sin side af ryggens midtlinie fra<br />
bækkenet op til kraniets b<strong>as</strong>is, og de ses hos de fleste som to<br />
tydelige fremhvælvinger. Denne muskulatur er vigtig <strong>for</strong> opretholdelsen<br />
af holdningen, men spiller også en afgørende rolle <strong>for</strong><br />
99<br />
Figur 1. Lændehvirvelsøjlen<br />
set fra siden. (Bogduk and<br />
Twomey (3)).
100<br />
Figur 2. Skematisk tværsnit<br />
af nedre lænderyg. Skraveret<br />
areal er knoglevæv. Paravertebrale<br />
muskler: LD =<br />
iliocostalis, MD = longissimus,<br />
MF = multifidus.<br />
Bemærk, at muskulaturen<br />
er omsluttet af f<strong>as</strong>cier, der<br />
<strong>for</strong>binder sig med bugens<br />
muskler (dltf = dorsal lumbo-thoracal<br />
f<strong>as</strong>cie, esa =<br />
erector spinae aponeurosen).<br />
Manuel transport<br />
individets kapacitet til at udføre manuel håndtering. Den paravertebrale<br />
muskulatur spiller kvantitativt den største rolle i lænderegionen,<br />
hvor den også er bedst udviklet og har et tværsnit, som<br />
hos unge, voksne mænd let kan være på 2 · 40 cm -2 (se fig. 2).<br />
dltf esa<br />
LD<br />
(IL)<br />
lia<br />
fs<br />
MD<br />
(LT)<br />
ap<br />
MF I<br />
IM<br />
I det følgende vil principielle sider af den paravertebrale muskulaturs<br />
bygning og funktion i lænden blive gennemgået. Muskulaturen<br />
er opbygget af et meget stort antal små enkeltmuskler,<br />
der med senesnipper er <strong>for</strong>bundet til hvirvler, og visse også til<br />
ribbenene. Musklerne er omgivet af veludviklede bindevævshinder,<br />
der nedbinder dem til skelettet (hvirvlerne), og som i øvrigt<br />
<strong>for</strong>binder dem til bugmusklerne. På den måde kan ryggens<br />
muskler arbejde synergistisk med bugens, fx ved rotationer af<br />
kroppen. Kontraktionsniveauet af muskelgruppen, som det kan<br />
vurderes ved overflade-elektromyografi, varierer fra 2-5% MVC<br />
ved stående hvile, over 3-15% MVC ved siddende stilling til 75-<br />
100% MVC ved manuel håndtering af byrder.<br />
Den paravertebrale muskulatur består af:<br />
◆ Multifidus-musklerne, som <strong>for</strong>binder hver torntap med tværtappe<br />
to til fem hvirvler længere nede.<br />
◆ De lumbale longissimus-muskler, der <strong>for</strong>løber fra den inderste<br />
del af tværtappen til de mediale dele af hoftebenet.<br />
◆ De lumbale iliocostalis-muskler har udspring på spidsen af<br />
tværtappene af første til fjerde lændehvirvel og fæster på den<br />
bageste del af hoftebenskammen.<br />
Multifidus og longissimus synes at have et særligt ansvar <strong>for</strong> den<br />
vedvarende (toniske) bilaterale aktivitet i muskelgruppen, mens<br />
lia<br />
fs
iliocostalis i højere grad deltager i f<strong>as</strong>iske og <strong>as</strong>ymmetriske aktiviteter.<br />
Den paravertebrale muskelm<strong>as</strong>se er veltilp<strong>as</strong>set til at udføre<br />
langtidskontraktioner, da disse musklers udholdenhed er stor<br />
sammenlignet med andre skeletmuskler. Den biologiske <strong>for</strong>klaring<br />
herpå kendes ikke fuldt ud, men aktuel <strong>for</strong>skning viser, at<br />
musklerne er særligt rige på de vanskeligt trætbare type I-muskelfibre<br />
(se kapitel 2). Derudover er de rigt kapillariserede, og gennemblødningen<br />
er favorabel, ligesom enzymaktiviteten i såvel de<br />
anaerobe som de aerobe stofskifteprocesser er over gennemsnittet<br />
<strong>for</strong> andre skeletmuskler. <strong>Det</strong> er absolut tænkeligt, at disse <strong>for</strong>hold<br />
bidrager til den <strong>for</strong>øgede udholdenhed i muskelgruppen (7).<br />
Hvordan opretholdes den stående stilling?<br />
Den stående stilling vedligeholdes ved et kompliceret samspil<br />
mellem på den ene side tyngdekraften og på den anden side<br />
kraften i den posturale muskulatur. Den rette afbalancerede tonus<br />
i muskulaturen medieres såvel ved påvirkning fra motoriske centre<br />
i CNS (feed-<strong>for</strong>ward kontrol) som via <strong>for</strong>skellige sanser, fx<br />
syn, ligevægtssans, mekanoreceptorer i hud, led og muskler<br />
(feed-back kontrol). Forsøg har vist, at tyngdelinien i den almindelige<br />
stående “hvile-stilling” <strong>for</strong>løber <strong>for</strong>an de fleste af hvirvelsøjlens<br />
og benenes led. Der<strong>for</strong> er det i denne stilling først og<br />
fremmest muskler på legemets bagside, der udøver den posturale<br />
kontrol, hvad de, jf det <strong>for</strong>rige afsnit, er særligt velegnede til.<br />
Vurdering af bel<strong>as</strong>tningen på ryggen<br />
Manuel transport<br />
En ydre bel<strong>as</strong>tning på hvirvelsøjlen resulterer i de<strong>for</strong>meringer i<br />
ryggens væv, ligesom den kan give anledning til bevægelser.<br />
Hvirvelsøjlens enkelte segmenter udsættes derved <strong>for</strong> kompressionskræfter,<br />
der virker parallelt med hvirvelsøjlen (kompression<br />
og udspænding), og <strong>for</strong>skydningskræfter, der virker i transversale,<br />
eller tværgående, retninger (shear <strong>for</strong>ces). Begge kræfter kan<br />
naturligvis <strong>for</strong>anledige rotationer i det omfang, de ikke “rammer”<br />
ledakserne. Alt efter størrelsen af de arealer, som udsættes <strong>for</strong><br />
kræfterne, opstår der større eller mindre de<strong>for</strong>meringer af strukturerne<br />
(strains). I virkelige arbejdssituationer påvirkes hvirvelsøjlen<br />
i mange retninger. Under et løft fra gulv til bord i en løfteretning,<br />
der er <strong>for</strong>skellig fra lodret, vil operatørens hvirvelsøjle udsættes<br />
<strong>for</strong> såvel kompression, sidebøjende, roterende og tværgående<br />
101
102<br />
Manuel transport<br />
kræfter. Disse kræfter vil være til stede i varierende kombinationer<br />
i løftets <strong>for</strong>skellige f<strong>as</strong>er og er meget vanskelige at analysere.<br />
Målemetoder<br />
På trods af ovennævnte vanskeligheder er det muligt med <strong>for</strong>skellige<br />
mere eller mindre direkte metoder at kvantificere bel<strong>as</strong>tningen<br />
på ryggens strukturer. Disse metoder kan groft opdeles i<br />
biologiske målinger, biomekaniske modeller, observationsmetoder<br />
og psykofysiske metoder. Mekanikkens metoder til at måle<br />
kræfter og tryk direkte <strong>for</strong>udsætter, at der gøres indgreb <strong>for</strong> at<br />
placere krafttransduceren i det væv, der skal studeres, og det kan<br />
i praksis vanskeligt lade sig gøre.<br />
Hyppigt anvendt er henholdsvis elektromyografiske målinger<br />
på lændens muskler og ud fra kendskab til personens og en byrdes<br />
størrelse og vægt at beregne sammentrykningskraften i lænderyggen.<br />
En tredje umulighed er at observere, hvor hyppigt og<br />
hvor lang tid overkroppen befinder sig i <strong>for</strong>skellige positioner, og<br />
hvor ofte <strong>for</strong>andringer sker fra en position til en anden.<br />
Biologiske målinger<br />
Ud fra en opfattelse af, at rygbel<strong>as</strong>tningen udgøres af summen af<br />
kræfterne i truncus (torso’s) <strong>for</strong>skellige væv, har man under <strong>for</strong>skellige<br />
løftesituationer i laboratorie<strong>for</strong>søg samtidigt <strong>for</strong>søgt at<br />
måle discustrykket (DP = disc pressure), trykket i abdomen (IAP<br />
= intraabdominal pressure) og rygstrækkernes elektromyogram<br />
(EMG). DP måler trykket i mellemhvirvelskiverne, hvorved<br />
bel<strong>as</strong>tning på disci og hvirvellegemer kan beregnes. IAP er et<br />
resulterende svar på de kræfter og tryk, der er til stede i bughulen,<br />
og som bæres af dennes vægge, dvs bugvæggen, mellemgulvet<br />
og bækkenbunden. IAP kan anvendes som et groft estimat af<br />
kompressionstrykket i ryggen. Derimod er der ikke enighed om,<br />
hvorvidt IAP kan afl<strong>as</strong>te kompressionstrykket. Fra en måling af<br />
mellemhvirvelskivernes og bækkenbundens areal kan de kræfter,<br />
der generer DP og IAP, beregnes. EMG måler graden af aktivitet i<br />
ryggens muskler og er derved et indirekte udtryk <strong>for</strong> kraften i<br />
ryggens muskler.<br />
DP kan af indlysende grunde ikke måles på arbejdspladser,<br />
men ved at undersøge sammenhængen imellem DP og de øvrige<br />
størrelser kan man få et grundlag at beregne DP ud fra. Både<br />
EMG og IAP har metodiske svagheder, fx er relationen mellem
DP<br />
▲<br />
EMG<br />
DP og IAP problematisk, idet det er fundet, at IAP ikke stiger lineært<br />
over hele det relevante bel<strong>as</strong>tningsområde. Ulempen ved<br />
EMG-metoderne er, at de i et vist omfang er afhængige af hvirvelsøjlens<br />
stilling. <strong>Det</strong> er velkendt, at ryggen i en stærkt fremadbøjet<br />
stilling kan bel<strong>as</strong>tes helt uden EMG-aktivitet i de paravertebrale<br />
muskler, sandsynligvis <strong>for</strong>di el<strong>as</strong>tiske kræfter i ligamenterne overtager<br />
“arbejdet”. Bortset herfra kan EMG-metoderne i øvrigt anvendes<br />
under alle <strong>for</strong>hold, og EMG’erne kan med moderne computerteknik<br />
analyseres mhp såvel bel<strong>as</strong>tning som bel<strong>as</strong>tningsvariation.<br />
Tillige bevirker ny teknologi, at de er blevet enklere at anvende,<br />
og at modtageligheden <strong>for</strong> “støj” er mindsket væsentligt.<br />
Biomekaniske modeller<br />
▲<br />
▲<br />
IAP<br />
Manuel transport<br />
Biomekaniske modeller har længe været brugt ved vurdering af<br />
rygbel<strong>as</strong>tninger. De findes som simple statiske 2-dimensionale<br />
sagittalmodeller, hvor enkle antropometriske mål og byrdevægte<br />
er de indgående parametre (se kapitel 3). Modellerne hviler på<br />
biomekaniske principper. Ved løft, træk eller skub er hænderne<br />
påvirket af ydre kræfter (fx tyngdekraftens træk i en byrde), og<br />
103<br />
Figur 3. Bel<strong>as</strong>tninger på<br />
ryggen kan undersøges ved<br />
måling af trykket i discus<br />
(DP), i bughulen (IAP),<br />
samt ved elektromyografi af<br />
de paravertebrale muskler<br />
(EMG).
104<br />
Manuel transport<br />
samtidig er kroppens dele påvirket af tyngdekraften. Alle disse<br />
kræfter påvirker de indgående led (fx ryggen, skulderen og albuen)<br />
med et ydre drejningsmoment. For at modvirke dette skal<br />
musklerne omkring leddene præstere et modsatrettet drejningsmoment<br />
af samme størrelse. De indre drejningsmomenter har<br />
som tidligere nævnt ofte konstante og ret korte vægtstangsarme<br />
(bestemt af de anatomiske kendsgerninger). <strong>Det</strong> betyder, at jo<br />
større ydre drejningsmomenter, der er tale om, desto mere<br />
muskelkraft skal præsteres, og dermed også desto større kræfter<br />
på andre dele af bevægeapparatet, fx på ledbånd, ledbrusk og<br />
knogler. På grund af computerteknologiens udvikling er den biomekaniske<br />
modelbygning i løbet af de sidste 10 år udviklet med<br />
henblik på dynamiske 3-dimensionale modeller.<br />
Nyere <strong>for</strong>skning viser, at statiske biomekaniske modeller af<br />
manuel transport kan undervurdere kompressionskræfterne<br />
meget betydeligt. Årsagen hertil er, at de statiske modeller ikke<br />
tager hensyn til “co-contractioner” i muskulaturen og til de faktisk<br />
<strong>for</strong>ekommende accelerationer, når beregninger af “bone-onbone”-kræfterne<br />
udføres. (For yderligere læsning, se (14)).<br />
Observationsmetoder<br />
Der er i årenes løb udviklet mange observationsmetoder til at<br />
vurdere lænderygbel<strong>as</strong>tning ved manuel transport, både mhp at<br />
bedømme <strong>for</strong>andringer af arbejdsteknisk art og <strong>for</strong> at kunne<br />
kvantificere bel<strong>as</strong>tningsdoser i epidemiologiske sammenhænge.<br />
<strong>Det</strong> karakteriserer mange af metoderne, at de er ad hoc udviklede<br />
inden <strong>for</strong> projekter, og det hører til sjældenhederne, at de er<br />
vurderet mhp validitet og reproducerbarhed, såvel inter- som<br />
intraobserveret reproducerbarhed (8). I et nyligt publiceret sammenlignende<br />
studie er det vist, at der er tydelige <strong>for</strong>skelle mellem<br />
de studerede observationsmetoders vurdering af lokalbel<strong>as</strong>tningen<br />
på lænderyggen (9). Kriterierne <strong>for</strong>, om en arbejdsoperation<br />
karakteriseres som acceptabel, uacceptabel eller kritisk, er i mange<br />
tilfælde diffuse og svære at sammenligne. På den baggrund er<br />
de observationsmetoder, som udskiller et vist antal faktuelle<br />
hændelser fra vurderingen af bel<strong>as</strong>tningen, at <strong>for</strong>etrække (fx hvor<br />
mange løft, byrdevægt, bevægelsesudslag, retning og størrelse).<br />
Psykofysiske metoder<br />
For de psykofysiske metoder gælder det, at de i betydeligt<br />
omfang, og med held, bruges til at studere bel<strong>as</strong>tningsudvikling/<br />
træthedsudvikling over tid, hvorimod de ved vurdering af absolut
ygbel<strong>as</strong>tning har behov <strong>for</strong> at blive yderligere evalueret i kombination<br />
med objektive metoder (13).<br />
Sammenfattende må det bedømmes, at det er inden <strong>for</strong> de biomekaniske<br />
modeller, man nu og i fremtiden skal finde de mest<br />
lovende værktøjer til bedømmelse af lænderygbel<strong>as</strong>tningen i <strong>for</strong>bindelse<br />
med erhvervsarbejde.<br />
Risikofaktorer i arbejdsmiljøet<br />
Flere betydelige oversigtsarbejder fra de seneste 10 år har fremhævet<br />
hårdt fysisk arbejde, tunge løft, <strong>for</strong>overbøjede/fremadfældede<br />
arbejdsstillinger, vridninger og andre akavede bevægelser<br />
som risikofaktorer <strong>for</strong> lænderygbesvær. Hertil kommer, at også<br />
social/psykologiske <strong>for</strong>hold som ens<strong>for</strong>mighed og monotoni<br />
synes at spille en ikke uvigtig rolle. Hårdt fysisk arbejde og tunge<br />
løft er faktorer, som flest epidemiologiske undersøgelser har fundet<br />
er risikofaktorer <strong>for</strong> lænderygbesvær. <strong>Det</strong> er tillige i prospektive<br />
undersøgelser vist, at tilp<strong>as</strong>ning af løftejob til dem, der løfter,<br />
er den mest lovende metode til at <strong>for</strong>ebygge lænderygbesvær.<br />
En kl<strong>as</strong>sisk epidemiologisk undersøgelse på dette område blev<br />
udført i USA af Chaffin og Park (6). Den viste, at hyppigheden af<br />
lænderygbesvær var relateret til de estimerede (fra biomekanisk<br />
model) kompressionskræfter i ryggen, svarende til overgangen<br />
mellem lænderyg og korsben (fig. 4).<br />
Krav/kapacitet i <strong>for</strong>bindelse med<br />
manuel transport<br />
Manuel transport<br />
For at mindske det arbejdsbetingede lænderygbesvær har man i<br />
<strong>for</strong>skellige sammenhænge bl.a. <strong>for</strong>søgt sig med at opstille<br />
grænser og/eller retningslinier <strong>for</strong> maksimalt acceptabelt løft.<br />
Arbejdstilsynet i Danmark startede i begyndelsen af 70’erne med<br />
dette inden <strong>for</strong> udvalgte områder af manuel transport (kødkroppe,<br />
sække, g<strong>as</strong>fl<strong>as</strong>ker, skoveffekter). På tilsvarende måde har man<br />
arbejdet på det amerikanske arbejdsmiljøinstitut (NIOSH) i sidste<br />
halvdel af 70’erne og op gennem 80’erne. <strong>Det</strong>te har ført frem til<br />
et sæt guidelines <strong>for</strong> manuel transport, der har tjent som en væsentlig<br />
inspirationskilde også i Europa, hvor en international eks-<br />
105<br />
Figur 4. Sammenhæng mellem<br />
lænderygbesvær og<br />
den beregnede kompressionskraft<br />
på discus’en under<br />
5. lændehvirvel (NIOSH<br />
(11)).<br />
20 ·<br />
15 ·<br />
10 ·<br />
5 ·<br />
0 ·<br />
Forekomst af<br />
lænderygsmerte<br />
(hyppighed<br />
pr 200.000<br />
mandearbejdstimer)<br />
▲<br />
0-250<br />
250-450<br />
450-650<br />
650 +<br />
Beregnet kompressionskraft<br />
i Kp på L 5S 1 discus (Kp = 9,8 N)
106<br />
Manuel transport<br />
pertgruppe under Kommissionen <strong>for</strong> De Europæiske Fælleskaber<br />
i 80’erne har udarbejdet et dokument vedrørende europæiske retningslinier<br />
<strong>for</strong> fysisk kraftanvendelse ved arbejde. På grundlag af<br />
blandt andet dette har man i Danmark udarbejdet retningslinier<br />
<strong>for</strong> tilladeligt løftearbejde, ligesom man inden <strong>for</strong> den europæiske<br />
standardiserings-organisation CEN nu er ved at udarbejde europæiske<br />
standarder inden <strong>for</strong> manuel håndtering. Nogle af disse<br />
tiltag vil blive konkretiseret i afslutningen af dette kapitel.<br />
Baggrunden <strong>for</strong> alle disse aktiviteter er, at man har en betydelig<br />
viden om de bel<strong>as</strong>tninger, som hvirvelsøjlen udsættes <strong>for</strong> især<br />
ved løft, men også ved andre <strong>for</strong>mer <strong>for</strong> manuel transport, samt<br />
om, hvilke påvirkninger ryggen kan tåle.<br />
Hvad kan vævene i ryggen tåle?<br />
Enkeltstående bel<strong>as</strong>tninger<br />
In vitro undersøgelser af hvirvelsøjlens modstandskraft over <strong>for</strong><br />
kompressionskræfter viser, at der ved bel<strong>as</strong>tninger på mellem<br />
2000 og 12.000 N begynder at opstå brud. Disse brud kan være<br />
lokaliseret hvor som helst i hvirvelsøjlens strukturer, men noget<br />
tyder på, at især bruskendepladerne på overgangen mellem discus<br />
og hvirvellegeme er særlig udsatte. Der er en meget stor variation<br />
i den kritiske brudgrænse, som bl.a. afhænger af køn, alder<br />
og stedet i hvirvelsøjlen (lumbaldelen er stærkest) samt knogletæthed,<br />
som er yderst variabel fra en person til en anden. Knogletætheden<br />
er ens i bryst- og lænderyg, hvor<strong>for</strong> de stærkere lumbalhvirvler<br />
udelukkende skal <strong>for</strong>klares ud fra deres større dimension.<br />
Oven<strong>for</strong> er det nævnt, hvad ryggens væv kan tåle. For at<br />
kunne etablere sikkerheds-marginer skal vi <strong>here</strong>fter se, hvor store<br />
kræfter og tryk der induceres i ryggen som følge af manuel håndtering.<br />
Som tidligere nævnt er der her tale om såvel kompressionskræfter<br />
som <strong>for</strong>skydningskræfter. De første lader sig bestemme<br />
ved at måle trykket i discus’ midterparti (nucleus pulposus) ved<br />
hjælp af en trykfølsom kanyle. Ud fra sådanne trykbestemmelser<br />
kan kompressionskræfterne beregnes, når tværsnittet af discus<br />
kendes. Sidstnævnte kan bedømmes ved scanning. Trykket angives<br />
i mega-p<strong>as</strong>cal (MPa) (1 MPa = 10 6 · N · m -2 =10 2 N · cm -2 , en<br />
lændehvirveldiscus er 15-20 cm 2 ).<br />
Kompressionskraften ved løft afhænger af flere faktorer, hvoraf<br />
byrdens vægt og størrelse, placering før og efter løftet, løftevejen
i relation til relevante omdrejningsakser i hvirvelsøjlen samt løfteh<strong>as</strong>tigheden<br />
er de vigtigste.<br />
Discustryk-målinger har vist, at der ved hensigtsmæssigt henholdsvis<br />
uhensigtsmæssigt løft af 20 kg fra stol til bord opstår<br />
kompressionskræfter på 2500 N respektive 3500-4000 N. Der er<br />
påvist en retliniet sammenhæng imellem byrdens størrelse og<br />
kompressionskraften under i øvrigt standardiserede løftebetingelser.<br />
Tillige er det vist, at der i ubel<strong>as</strong>tet stående stilling er en<br />
kompressionskraft i lænden på ca 1000 N.<br />
Ved løft under optimale betingelser af 10 kg, 20 kg, 30 kg, 40<br />
kg, 50 kg og 60 kg kan kompressionkraften i lænden <strong>here</strong>fter<br />
beregnes til 1750 N, 2500 N, 3250 N, 4000 N, 4750 N og 5500 N.<br />
Ved uhensigtsmæssige løft, <strong>as</strong>ymmetriske bel<strong>as</strong>tninger, lang<br />
afstand til byrde fra krop, løft under sidebøjning og rotation af tilsvarende<br />
byrder vil kompressionkraften i lænden <strong>for</strong>øges med<br />
helt op til 200%.<br />
Konkluderende må man sige, at løft selv under de gunstigste<br />
<strong>for</strong>hold inducerer kompressionkræfter i lænderyggen af størrelsesordenen<br />
1000 N, og at disse i øvrigt er relateret til såvel byrdevægten<br />
som vægten af truncus, hals, hoved og arme. Endvidere<br />
er det vist, at skader i hvirvelsøjlen hos nogle yngre og midaldrende<br />
kan opstå ved påvirkninger større end 2000-3000 N, og at<br />
mange vil få mindre skader ved kompressionskræfter mellem<br />
4000 N og 5000 N.<br />
<strong>Det</strong>te giver en rimelig baggrund <strong>for</strong> at <strong>for</strong>stå de epidemiologiske<br />
kendsgerninger, der <strong>for</strong>eligger vedrørende tunge løft og lænderygbesvær.<br />
Gentagne bel<strong>as</strong>tninger<br />
Manuel transport<br />
Ved gentagne bel<strong>as</strong>tninger af lænderyggen fx ved gentagne løft<br />
er vor viden knap så udbygget. Dog <strong>for</strong>eligger der nyere undersøgelser<br />
fra Tyskland, som k<strong>as</strong>ter et vist lys over dette felt. Brinkmann<br />
og medarbejdere (5) har vist på knoglepræparater (2 hvirvler<br />
og en mellemliggende discus), at sandsynligheden <strong>for</strong><br />
træthedsbrud stiger både med antallet af bel<strong>as</strong>tninger og bel<strong>as</strong>tningernes<br />
relative størrelse i <strong>for</strong>hold til den maksimale kompressionsbel<strong>as</strong>tning<br />
(fig. 5). <strong>Det</strong> er sket ved at bel<strong>as</strong>te knoglesegmenterne<br />
cyklisk med en hyppighed af 15 bel<strong>as</strong>tninger pr sek. “oven<br />
på” en b<strong>as</strong>isbel<strong>as</strong>tning svarende til 700 N. Sidstnævnte bel<strong>as</strong>tning,<br />
som <strong>for</strong>mentlig er lidt lavt sat, repræsenterer nemlig middelbel<strong>as</strong>tningen<br />
på lændehvirvelsøjlen i en stående stilling. Der blev<br />
anvendt bel<strong>as</strong>tningsamplituder, således at disse plus b<strong>as</strong>isbel<strong>as</strong>tningen<br />
svarede til <strong>for</strong>skellige procenter af den “ultimative kompressionskraft”<br />
(max).<br />
107
L = 60-70%, N = 11<br />
108<br />
L = 50-60%, N = 13<br />
Figur 5. Sandsynlighed <strong>for</strong><br />
brud ved <strong>for</strong>skellige bel<strong>as</strong>tninger<br />
og bel<strong>as</strong>tningsfrekvenser<br />
(Brinkmann et al.<br />
(5)).<br />
9<br />
Manuel transport<br />
63<br />
0<br />
L = 40-50%, N = 22<br />
91 91<br />
39<br />
0<br />
62<br />
L = 30-40%, N = 11<br />
100<br />
36<br />
85<br />
0 0<br />
L = 20-30%, N = 12<br />
92<br />
55 55<br />
0 0 0 0<br />
.<br />
10<br />
18 18<br />
.<br />
100<br />
.<br />
500<br />
.<br />
1000<br />
.<br />
5000<br />
Træthedsbrud i knoglesegmentet blev f<strong>as</strong>tlagt til den bel<strong>as</strong>tningscyklus,<br />
hvor distinkte <strong>for</strong>andringer i knoglesegmentde<strong>for</strong>mationen<br />
indtraf. Ved bel<strong>as</strong>tninger under 30% af max var der praktisk<br />
taget ingen træthedsbrud selv efter 5000 bel<strong>as</strong>tningsgentagelser.<br />
Ved en relativ bel<strong>as</strong>tning på 50-60% derimod vil sandsynligheden<br />
<strong>for</strong> træthedsbrud være 40% henholdsvis 92% efter 100 og<br />
5000 bel<strong>as</strong>tningsgentagelser. Sætter man en ultimativ kompressionskraft<br />
til 7000 N, og vi antager, at et løft på 40 kg introducerer<br />
en kompressionskraft i hvirvelsøjlen på 4000 N (se <strong>for</strong>an), vil den<br />
relative bel<strong>as</strong>tning på et knoglesegment i lænderyggen være 50-<br />
60%, hvilket betyder, at 40% af en gruppe vil få træthedsbrud i<br />
lænderyggen efter at have løftet 100 . 40 kg = 4000 kg under optimale<br />
betingelser. Ud fra et praktisk synspunkt er det perspektivrigt,<br />
at 100 løft udført med en frekvens på 15 løft i minuttet svarer<br />
til sammenlagt 6-7 minutters løftearbejde, hvorimod 5000 løft<br />
med samme løftefrekvens svarer til ca 5,5 timers løftearbejde.<br />
Hvis byrdevægten reduceres til 10 kg f 1750 N f 25% relativ<br />
bel<strong>as</strong>tning, vil der risikofrit kunne løftes op til 1000 gange (f ca 1<br />
time), og den samlede “tonnage” bliver således 10 . 1000 =<br />
10.000 kg. Når den slags eksempler præsenteres, er det vigtigt at<br />
68<br />
27<br />
8<br />
Antal bel<strong>as</strong>tninger<br />
▲
etone, at mange individer faktisk har en ultimativ kompressionskraft,<br />
der er væsentlig lavere end 7000 N. <strong>Det</strong> bør også betænkes,<br />
at så hyppige løft kan være uacceptable ud fra andre kriterier, fx<br />
energetiske (se senere).<br />
Grænser <strong>for</strong> løft<br />
Manuel transport<br />
Da man ved, at en række <strong>for</strong>hold vedrørende manuel transport<br />
indebærer skaderisici <strong>for</strong> lænderyggen, er det ud fra et <strong>for</strong>ebyggende<br />
synspunkt betydningsfuldt, om sådanne potentielle skadevoldende<br />
faktorer kan reguleres. Til dette <strong>for</strong>mål kunne det være<br />
hensigtsmæssigt at etablere et sæt af grænseværdier <strong>for</strong> manuel<br />
håndtering af byrder. Før den slags iværksættes, må man gøre sig<br />
klart, om den nødvendige b<strong>as</strong>is af viden inden <strong>for</strong> feltet eksisterer,<br />
og at grænseværdiud<strong>for</strong>mningen skal være så enkel, at<br />
grænserne let kan administreres i dagligdagen. Enkelhed på dette<br />
område kan være vanskelig at opnå, <strong>for</strong>di påvirkningen ved en<br />
manuel transportproces (et løft fx) ud over byrdens vægt også er<br />
afhængig af en lang række <strong>for</strong>hold, hvoraf <strong>for</strong>flytningsvej, -niveau<br />
og -h<strong>as</strong>tighed er nogle. Man kan således ved opstilling af <strong>for</strong> enkle<br />
grænseværdier, fx en simpel vægtgrænse, der<strong>for</strong> let opnå det<br />
modsatte af, hvad man ønsker. En lille byrde kan godt frembyde<br />
en stor rygbel<strong>as</strong>tning, hvis den løftes langt fra kroppen. Ikke<br />
desto mindre har det tidligere været almindeligt at angive simple<br />
vægtgrænser. Fx anbefaler International Labour Office (ILO) en<br />
absolut øvre værdi på 55 kg <strong>for</strong> enkeltløft. I 60’erne offentliggjorde<br />
ILO tillige et dokument, der omfattede delvis arbitrært f<strong>as</strong>tsatte<br />
grænseværdier <strong>for</strong> enkeltløft specificeret <strong>for</strong> alder og køn.<br />
<strong>Det</strong> mest veldokumenterede arbejde på området har imidlertid<br />
USA’s arbejdsmiljøinstitut (NIOSH) taget initiativ til i 70’erne. Her<br />
har man på baggrund af epidemiologisk, biomekanisk, fysiologisk<br />
og psykofysisk viden, således som den kan udtrækkes af<br />
mere end 600 videnskabelige referencer, f<strong>as</strong>tsat kriterier og på<br />
baggrund heraf opstillet guidelines <strong>for</strong> symmetriske 2-hånds-løft.<br />
Her har man defineret de byrder, som anses sikkert (risikofrit) at<br />
kunne løftes over længere tid i <strong>for</strong>skellige afstande fra kroppen,<br />
med varierende løftehøjde og med <strong>for</strong>skellige løftefrekvenser.<br />
Her defineres dels en “action limit” (AL), op til hvilken løft anses<br />
at være acceptabelt <strong>for</strong> samtlige mænd og kvinder i den arbejdsføre<br />
befolkning, og dels en “maximum permissible limit” (MPL),<br />
som ikke må overskrides (11). I zonen mellem disse grænser er<br />
der behov <strong>for</strong> en nøjere granskning af de omstændigheder, hvorunder<br />
løftet <strong>for</strong>egår. Godt arbejde inden <strong>for</strong> dette område er i<br />
109
110<br />
Manuel transport<br />
gang, men langtfra færdigt. Der må til stadighed ske justeringer<br />
og modifikation af givne grænser og retningslinier i takt med, at<br />
vores viden på de biomekaniske og fysiologiske områder<br />
<strong>for</strong>øges.<br />
I det efterfølgende angives kriterier <strong>for</strong> de to grænser.<br />
MPL er defineret på baggrund af følgende fire kriterier:<br />
◆ Epidemiologisk er hyppigheden og alvorligheden af muskuloskeletale<br />
skader øget signifikant, når erhvervsarbejdet udføres<br />
over MPL.<br />
◆ Den biomekaniske kompressionskraft på nedre lænderyg kan<br />
af de fleste ikke tåles, når den overstiger 6500 N. <strong>Det</strong> <strong>for</strong>ekommer,<br />
når arbejdsvilkårene overstiger MPL.<br />
◆ Arbejdsstofskiftet overstiger 20 kJ · min -1 eller 1 lO2 · min -1 hos<br />
de fleste, der arbejder over MPL.<br />
◆ Kun 25% af mænd og mindre end 1% af kvinder har en<br />
muskelstyrke, der gør dem skikket til at arbejde over MPL.<br />
AL: Den store individuelle variation i de fysiologiske og biomekaniske<br />
kapaciteter nødvendiggør administrative tiltag, når arbejdsvilkårene<br />
overskrider AL, <strong>for</strong>di:<br />
◆ Hyppigheden og alvorligheden af muskulo-skeletale skader<br />
<strong>for</strong>øges moderat i grupper, der udsættes <strong>for</strong> løft ud over AL.<br />
En kompressionskraft på op til 3400 N kan tåles af de fleste<br />
unge, r<strong>as</strong>ke individer.<br />
◆ Arbejdsstofskiftet overskrider 15 kJ · min -1 eller 0,75 lO 2 · min -1<br />
<strong>for</strong> de fleste, der arbejder over AL.<br />
◆ Mere end 75% af kvinder og næsten alle mænd er i stand til at<br />
løfte de bel<strong>as</strong>tninger, der er f<strong>as</strong>tsat ved AL.<br />
På fig. 6 ses de tre områder MPL givet <strong>for</strong><br />
enkeltløft (dvs max 12 løft i timen) udført med to hænder fra<br />
gulv til bord (vertikal distance 15 cm til 75 cm) ved <strong>for</strong>skellige<br />
placeringer af hænderne på byrden. Eksempel: Fattes byrden 30<br />
cm <strong>for</strong>an fødderne, er AL ca 12 kg og MPL ca 45 kg.<br />
<strong>Det</strong> skal nævnes, at NIOSH guidelines er blevet modificeret til<br />
også at tage hensyn til gribbarhed af byrderne og til <strong>as</strong>ymmetriske<br />
løftebetingelser (12). For sådanne løft opereres der kun med<br />
én grænse: “recommended weight limit” (RWL). For uddybende<br />
læsning henvises til Ayoub og Mital (2). De oven<strong>for</strong> nævnte kriterier<br />
kan let kritiseres. Fx vil et arbejdsstofskifte på 15 kJ · min -1<br />
overskride, hvad der er <strong>for</strong>svarligt <strong>for</strong> flertallet af kvinder og<br />
mange midaldrende og ældre mænd, nemlig dem, hvis aerobe
Byrdevægt<br />
(N)<br />
▲<br />
1 kg ~ 9,8 N<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
▲<br />
Administrative<br />
<strong>for</strong>anstaltninger<br />
nødvendige<br />
Acceptable<br />
løftevilkår<br />
▲<br />
▲<br />
"Kropsgrænse"<br />
0 . . . . .<br />
0 20 40 60 80<br />
Horisontal placering af byrden ved løftets begyndelse (cm)<br />
▲<br />
Horisontal (+)<br />
▲<br />
Manuel transport<br />
Funktionel<br />
max. rækkeafstand Maximum<br />
permissible<br />
limit (MPL)<br />
Action limit (AL)<br />
kapacitet er lavere end 2,1 lO 2 · min -1 svarende til 42 kJ · min -1 .<br />
<strong>Det</strong> b<strong>as</strong>eres på omfattende studier, der viser, at man ved langvarigt<br />
arbejde ikke bør bel<strong>as</strong>te sit energifrigørende system med<br />
mere end ca 35% af den maksimale kapacitet, hvis overbel<strong>as</strong>tning<br />
skal undgås.<br />
Inden <strong>for</strong> De europæiske Fællesskaber, herunder i Danmark,<br />
har man yderligere bearbejdet grænseværdiproblematikken. Her<br />
har man til dels med udgangspunkt i NIOSH guidelines defineret<br />
øvre grænser <strong>for</strong> yngre individer, der udfører symmetriske -<br />
2-hånds - enkeltløft (højst 1 løft hvert andet minut) under optimale<br />
omstændigheder på 40-55 kg. Den grænse kan så reduceres,<br />
såfremt løftet ikke <strong>for</strong>egår under optimale omstændigheder.<br />
Blandt disse er rækkeafstanden til byrden den vigtigste. Disse<br />
grænseværdier blev lanceret i Danmark af Arbejdstilsynet i 1987,<br />
idet man her f<strong>as</strong>tsatte 50 kg som øverste grænse. I øvrigt visualiseredes<br />
grænseværdierne på udmærket måde som vist i fig. 7 (1).<br />
På denne baggrund er det værd at være opmærksom på, at<br />
▲<br />
Lateral (+)<br />
▲<br />
▲<br />
Nulpunkt <strong>for</strong> H<br />
H<br />
▲<br />
▲<br />
▲ ▲<br />
111<br />
Figur 6. “Action limit” og<br />
“maximum permissible<br />
limit” <strong>for</strong> manuelle løft af<br />
byrder i <strong>for</strong>skellige horisontale<br />
afstande fra kroppen. I<br />
det aktuelle tilfælde <strong>for</strong>udsættes<br />
det, at byrden løftes<br />
fra gulvet (gribehøjde 15<br />
cm fra gulvet) til knæhøjde<br />
(60 cm fra gulvet) med en<br />
frekvens af højst et løft pr<br />
minut (NIOSH (11)).
112<br />
Figur 7. Figur til vurdering<br />
af kritiske byrdevægte i<br />
relation til rækkeafstanden<br />
(<strong>for</strong> enkeltløft af små kompakte<br />
byrder).<br />
Rødt område: Løft over de<br />
angivne grænser anses <strong>for</strong><br />
sundhedsskadeligt.<br />
Gult område: Løftet skal<br />
vurderes ud fra samtlige<br />
bel<strong>as</strong>tende faktorer.<br />
Grønt område: Byrdevægt<br />
og rækkeafstand er acceptabel,<br />
såfremt de øvrige<br />
bel<strong>as</strong>tningsfaktorer også er<br />
det.<br />
Manuel transport<br />
Tæt ved krop<br />
ca 15-20 cm<br />
Underarms afstand<br />
ca 30 cm<br />
Gult<br />
“den mindste europæiske fællesnævner” på området er udtrykt i<br />
De europæiske Fællesskabers (1991) vedtagne minimums-direktiv.<br />
<strong>Det</strong>te dokument er fuldt af gode hensigter, som dog også<br />
p<strong>as</strong>sende er ukonkrete. Uacceptable byrder karakteriseres heri<br />
som følger:<br />
Manuel håndtering af byrder repræsenterer en risiko specielt<br />
<strong>for</strong> rygskader, hvis byrden er:<br />
◆ <strong>for</strong> tung eller <strong>for</strong> stor<br />
◆ vanskelig at gribe fat i og uhåndterlig<br />
◆ ustabil<br />
3/4 arms afstand<br />
ca 45 cm<br />
50 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />
Rødt<br />
30 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />
15 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />
11 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />
7 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .<br />
Grønt<br />
3 kg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
◆ anbragt så det <strong>for</strong>udsætter bøjet og roteret stilling af kroppen<br />
at få den løftet<br />
◆ hvis dens indhold eller konsistensen heraf kan beskadige<br />
individet.<br />
Man må håbe, at de enkelte medlemslande, ligesom fx Danmark,<br />
følger minimumsdirektivet op med mere håndf<strong>as</strong>te retningslinier.<br />
Arbejdsteknik<br />
Manuel transport<br />
På de <strong>for</strong>egående sider har vi brugt udtryk som hensigtsmæssig<br />
eller optimal arbejdsteknik - hvad går det ud på? <strong>Det</strong> vil blive<br />
eksemplificeret ved nogle krav til en god løfteteknik, som er<br />
begrundet i biomekaniske overvejelser og modeller, arbejdsfysiologiske<br />
<strong>for</strong>søg samt almindelig sund <strong>for</strong>nuft:<br />
1. Vurdér byrdens vægt.<br />
2. Løft først, når du har godt greb i byrden og et sikkert fodfæste.<br />
3. Løft tæt ved kroppen med vægten ligeligt <strong>for</strong>delt i begge<br />
hænder.<br />
4. Hold ryggen så rank og opret som muligt.<br />
5. Løft ikke under knæhøjde eller over skulderhøjde.<br />
6. Løft i roligt tempo.<br />
7. Brug tekniske hjælpemidler.<br />
8. Vær flere om at løfte, når byrden er tung.<br />
Punkt 1. og 2. er vigtige <strong>for</strong> at indsætte og anvende netop den<br />
muskelkraft, der er nødvendig, også <strong>for</strong> at undgå skadevoldende<br />
fejlbel<strong>as</strong>tninger.<br />
Punkt 3., 4., og 5. har alle til <strong>for</strong>mål at mindske tyngdekraftens<br />
momentarm(e) og dermed kompressionskraften på hvirvelsøjlen.<br />
Punkt 6. er begrundet med, at store h<strong>as</strong>tigheds<strong>for</strong>andringer<br />
betyder store accelerationer og dermed store kraftpåvirkninger (jf<br />
Newtons 2. lov F = m · a (se kapitel 3)).<br />
Disse krav og principper kan udmøntes i <strong>for</strong>skellige arbejdsteknikker,<br />
som hver især har flere indlæringsmetoder, som der imidlertid<br />
ikke er mulighed <strong>for</strong> at komme ind på i denne sammenhæng.<br />
<strong>Det</strong> er mærkværdigt, at skønt arbejdstekniske programmer<br />
har været gennemført i mange år og på mange niveauer, er der<br />
<strong>for</strong>bløffende få gode studier, der viser disse programmers virkning.<br />
Afslutningsvis bør man gøre sig klart, at hverken de mest opda-<br />
113
114<br />
Manuel transport<br />
terede grænseværdier eller anvendelsen af de mest hensigtsmæssige<br />
og optimale arbejdsteknikker vil kunne fjerne arbejdsrelateret<br />
lænderygbesvær fuldstændigt, men er <strong>for</strong>mentlig nogle vigtige<br />
<strong>for</strong>udsætninger her<strong>for</strong>. Andre handler om at være i god fysisk<br />
<strong>for</strong>m og atter andre om arbejdsgivernes ansvar <strong>for</strong> at organisere<br />
arbejdet, så det er præget af variation og indhold.<br />
Litteratur<br />
1. Arbejdstilsynet. Vurdering af løft. At-meddelelser 1994; 4.05.2.<br />
2. Ayoub MM, Mital A. Manual materials handling. London,<br />
New York Philadelphia: Taylor & Francis, 1989.<br />
3. Bogduk M, Twomey LT. Clinical anatomy of the lumbar<br />
spine. Churchill & Livingstone, 1987.<br />
4. Bojsen-Møller F, Andre<strong>as</strong>en E. Bevægeapparatet, Anatomi 1.<br />
København: Gyldendal (9. udgave), 1993.<br />
5. Brinkmann P, Biggemann M, Hilweg D. Fatigue fracture <strong>for</strong><br />
human lumbar vertebrae. Clinical Biomechanics 1988;<br />
(suppl).<br />
6. Chaffin DB, Park KS. A longitudinal study of low-back pain<br />
<strong>as</strong> <strong>as</strong>sociated with occupational weight lifting factors. Am Ind<br />
Hyg Assoc J 1973;32:513-525.<br />
7. Jørgensen K, Nicolaisen T, Kato M. Muscle fiber distribution,<br />
capillary density, and enzymatic activities in the lumbar paravertebral<br />
muscles of young men. Significance <strong>for</strong> isometric<br />
endurance. Spine 1993;11:1439-1450.<br />
8. Kilbom Å, Horst D, Kemmlert K, Richter A. Observationsmetoden<br />
för registrering av bel<strong>as</strong>tningar på rörelsesapparaten<br />
- en litteraturstudie. Arbete och Hälsa 1986;21:1-91.<br />
9. Kilbom Å, Jørgensen K, Fallentin N. Bel<strong>as</strong>tningsregistrering i<br />
yrkesarbete - en jämförelse mellan observationsmetoder,<br />
fysiologiska mätningar och subjektiv skattning. Arbete och<br />
Hälsa 1989;38:1-56.<br />
10. Kuorinka I, Jonsson B, Jørgensen K, et al. Arbetsrelaterade<br />
sjukdomar i rörelseorganen - förekomst, orsaker och förebyggende.<br />
En kundskaps- och problemöversikt. Copenhagen:<br />
Nordisk Ministerraad, 1990.<br />
11. NIOSH. Work practices guide <strong>for</strong> manual lifting. NIOSH<br />
Technical report. Cincinnati: NIOSH, 1981.<br />
12. NIOSH. Scientific support documentation <strong>for</strong> the revised 1991<br />
NIOSH lifting equation: Technical contract reports.<br />
Springfield: U.S. Department of commerce. National Technical<br />
In<strong>for</strong>mation Service, 1991.
Manuel transport<br />
13. Nordin M. Methods <strong>for</strong> studying work load with special<br />
reference to the lumbar spine. Disputats. Göteborg: Sahlgren<br />
Hospital, University of Göteborg, Sverige, 1982.<br />
14. Pedersen MB, Christensen H, Søgaard K. Træk og skub af<br />
2- og 4-hjulede vogne. AMI-rapport 1992;38:1-28.<br />
115
KAPITEL 5<br />
Tungt fysisk<br />
arbejde<br />
Nils Fallentin
118<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
De fysiske bel<strong>as</strong>tnings- eller påvirkningsfaktorer, som i dag anses<br />
<strong>for</strong> at være tættest <strong>for</strong>bundet med nedslidning og udstødning fra<br />
arbejdsmarkedet, er:<br />
◆ Tungt fysisk arbejde,<br />
◆ Arbejde med tunge løft,<br />
◆ Arbejde med statiske bel<strong>as</strong>tninger og<br />
◆ Arbejde med ensidigt gentagne bevægelser.<br />
Tungt fysisk arbejde karakteriseres ved arbejdsopgaver, som<br />
engagerer store muskelgrupper (helkropsarbejde), bel<strong>as</strong>ter energiomsætningen<br />
og stiller krav om høj iltoptagelse. Fra tidligere<br />
tiders dominerende rolle inden <strong>for</strong> de primære erhverv som landbrug,<br />
fiskeri og ikke-mekaniseret industri har det tunge fysiske<br />
arbejde skiftet profil og karakter igennem de seneste ti-år. I dag<br />
findes fysisk krævende arbejdsopgaver i store dele af servicesektoren,<br />
repræsenteret i job inden <strong>for</strong> fx rengørings- og renovationsarbejde,<br />
sygehus- og plejeområdet, restaurations- og hotelvirksomhed<br />
etc. Denne delvise omlægning eller <strong>for</strong>skydning har<br />
resulteret i en fejlagtig opfattelse af det fysisk tunge arbejde som<br />
en bel<strong>as</strong>tningsfaktor i arbejdsmiljøet under h<strong>as</strong>tig afvikling.<br />
Arbejde eller job med høje fysiske krav udgør imidlertid en<br />
betragtelig del af dagens arbejdsmarked, og en lang række faktorer<br />
antyder, at arbejdsmiljømæssige problemer i denne <strong>for</strong>bindelse<br />
tenderer mod at øges snarere end mindskes i de kommende<br />
år.<br />
Kvantitativt angives de fysisk tunge job i Sverige at udgøre ca<br />
halvdelen af samtlige 4,2 mio job (1); et billede, som sandsynligvis<br />
afspejler situationen i Danmark. Medvirkende til de høje cifre<br />
er ud over <strong>for</strong>skydningen af det tunge arbejde til de personalemæssigt<br />
“store” erhverv i servicesektoren en overr<strong>as</strong>kende lang-
Tungt fysisk arbejde<br />
som udvikling i automatiseringsgraden inden <strong>for</strong> industrien. Forventningerne<br />
om en snarlig “robotisering” af de industrielle<br />
erhverv har vist sig urealistiske, og alt tyder på, at menneskelig<br />
arbejdskraft med deraf følgende krav om fysiske ressourcer <strong>for</strong>tsat<br />
vil eksistere også inden <strong>for</strong> de traditionelt tunge erhverv.<br />
Problemerne omkring det fysisk tunge arbejde <strong>for</strong>stærkes samtidig<br />
af <strong>for</strong>ventede demografiske ændringer i befolkningens alderssammensætning<br />
og de deraf følgende radikale <strong>for</strong>andringer i hele<br />
arbejdsmarkedsstrukturen. I 1988 udgjorde de 45-65-årige 29,3%<br />
af den samlede arbejdsstyrke i Danmark. <strong>Det</strong>te tal <strong>for</strong>ventes i år<br />
2000 at være steget til 37,4%, og frem mod år 2025 <strong>for</strong>ventes en<br />
yderligere stigning, således at de 45-65-årige i 2025 vil udgøre<br />
42,6% af den samlede arbejdsstyrke. Samtidig ses en tendentiel<br />
stigning i antallet af førtidspensioneringer (early retirement). Allerede<br />
i dag er kun 34% af aldersgruppen 60-66 år erhvervsaktive<br />
trods en “normal” eller <strong>for</strong>ventet pensionsalder på 67 år.<br />
Den kombinerede effekt af en stadig ældre arbejdsstyrke og en<br />
samtidig tendens til tidlig pensionering vil frem mod årtusindskiftet<br />
manifestere sig som voksende problemer med at f<strong>as</strong>tholde en<br />
tilstrækkelig arbejdskraft. Forudsætningen <strong>for</strong> at løse problemet,<br />
dvs sikre at en høj procentdel af de ældre <strong>for</strong>tsætter med at arbejde<br />
frem til pensionsalderen, er, at fremtidens arbejds<strong>for</strong>hold og<br />
arbejdspladser tilp<strong>as</strong>ses de ældre.<br />
Et nøglepunkt er her spørgsmålet om det fysisk tunge arbejde.<br />
Med alder og ændrede livsvaner følger et betragteligt fald i den<br />
enkeltes fysiske kapacitet eller præstationsevne, og uændrede evt<br />
stigende jobkrav medfører et arbejdsmiljø præget af en fysisk<br />
bel<strong>as</strong>tning, som ofte er på kanten af eller over det acceptable.<br />
Nedslidning og sygdom på grund af tungt fysisk arbejde er allerede<br />
i dag en hovedårsag til <strong>for</strong> tidlig pensionering, og de <strong>for</strong>ventede<br />
fremtidige ændringer i arbejdsmarkedsstrukturen berettiger<br />
brugen af betegnelsen “fremtidens arbejdsmiljøproblem” om det<br />
fysisk tunge arbejde.<br />
Fysiologisk profil<br />
(kredsløbs- og respirationstilp<strong>as</strong>ning)<br />
Overgang fra hvile til muskelarbejde med store muskelgrupper er<br />
ledsaget af en stærk stigning i energiomsætning eller energistofskifte.<br />
Den såkaldte hvileenergiomsætning (standardstofskiftet) vil<br />
ved maksimalt arbejde være <strong>for</strong>øget 10-15 gange <strong>for</strong> utrænede og<br />
20-30 gange <strong>for</strong> trænede.<br />
119
120<br />
Figur 1. Balancen mellem<br />
tilførsel af og krav til energi<br />
under muskelarbejde.<br />
Bemærk, at energitilførselsh<strong>as</strong>tigheden<br />
varierer <strong>for</strong> de<br />
<strong>for</strong>skellige substrater og er<br />
langsommere, des større<br />
reserverne er. PC = Phosphocreatin.<br />
(Efter Jones<br />
and Round (9)).<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Oxidation af kulhydrater<br />
Udnyttelse af energi<br />
ATP ATP<br />
ATP<br />
ATP & PC<br />
Glykolyse Oxidation af fede syrer<br />
I fig. 1 er angivet de centrale energigivende processer under<br />
muskelarbejde. Ud over de øjeblikkelige energiressourcer i <strong>for</strong>m<br />
af musklernes indhold af høj-energi-fosfater (ATP og PC) kan den<br />
nødvendige energifrigørelse ske enten ved 1. Forbrænding/oxidation<br />
under <strong>for</strong>brug af ilt (aerob energiomsætning) eller 2. Anaerob<br />
(dvs uden ilt) nedbrydning af glykogen med laktatdannelse<br />
til følge (glykolyse). Forholdet mellem karrenes størrelse og taphanernes<br />
diameter i figuren illustrerer et centralt dilemma i musklernes<br />
energiomsætning. Glykolysen og høj-energi-fosfater kan<br />
tilføre energi med meget høj h<strong>as</strong>tighed (= stor diameter i hanerne),<br />
men størrelsen af reserverne er stærkt begrænsede. Mængderne<br />
af kulhydrat - og specielt fedt - til rådighed <strong>for</strong> oxidativ<br />
energifrigørelse er til gengæld store, men den h<strong>as</strong>tighed, hvormed<br />
energien kan tilføres, væsentligt mindre. Et talmæssigt skøn over<br />
de <strong>for</strong>skellige energilagres størrelse, deres estimerede “varighed”,<br />
hvis de var eneste energikilde ved et nær-maksimalt arbejde, og<br />
deres relative energifrigørelsesh<strong>as</strong>tighed præsenteres i tab. 1.<br />
Som det fremgår, er den anaerobe energifrigørelse i stand til at<br />
sikre energitilførslen under et nær-maksimalt arbejde i ca 80 sek.<br />
<strong>Det</strong> er således åbenbart, at ved fysisk tungt arbejde i en ergonomisk/erhvervsmæssig<br />
sammenhæng er den aerobe/oxidative<br />
energiomsætning af afgørende betydning, og organismens ilt<strong>for</strong>brug<br />
eller iltoptagelse er den relevante målestørrelse <strong>for</strong> energikrav<br />
eller energetisk bel<strong>as</strong>tning. (Se afsnit om målemetoder).<br />
Eftersom det centrale og perifere kredsløb samt respirationen<br />
tilp<strong>as</strong>ses de arbejdende musklers behov <strong>for</strong> tilførsel af ilt og<br />
næringsstoffer (og bortfjernelse af bl.a. “affaldsstoffer” og varme),<br />
bliver kredsløbs/respirationsændringer parallelle indikatorer <strong>for</strong><br />
energiomsætningens størrelse. Et væsentligt arbejdsmiljøproblem<br />
er direkte afledt heraf: Tungt fysisk arbejde i luft<strong>for</strong>urenede omgivelser<br />
vil på grund af den øgede lungeventilation og den <strong>for</strong>øgede<br />
(og om<strong>for</strong>delte) blodgennemstrømning af vævene påvirke
organismens optag af luftbårne kemikalier. I en aktuel dansk<br />
undersøgelse af arbejdsmiljøet ved svineavl er eksempelvis påvist<br />
en <strong>for</strong>øgelse af lungeventilationen fra en hvileventilation på<br />
ca 7 l . min -1 til en gennemsnitsværdi på 25 l . min -1 under arbejde<br />
i staldene (17). Pt <strong>for</strong>egår der<strong>for</strong> et stort arbejde omkring<br />
udvikling af såkaldte “fysiologisk b<strong>as</strong>erede farmakokinetiske<br />
modeller” til vurdering af den reelle eller biologiske eksponering<br />
under sådanne omstændigheder.<br />
Den absolutte størrelse af energireserverne <strong>for</strong> aerob energiomsætning,<br />
som fremgår af tab. 1, skal bemærkes, <strong>for</strong>di deres kvantitative<br />
omfang illustrerer, at energitilførsel (tilførsel af næringsstoffer)<br />
normalt ikke er et arbejdsmiljømæssigt problem ved fysisk<br />
tungt arbejde i vores del af verden. I ikke-industrialiserede lande<br />
er situationen en anden, og her vil et lavt fødevareindtag i <strong>for</strong>bindelse<br />
med et højt energi<strong>for</strong>brug på grund af fysisk tungt arbejde<br />
være en reel arbejdsbegrænsende faktor.<br />
I en moderne europæisk sammenhæng er begrænsningerne<br />
derimod knyttet til arbejdets aktuelle krav om aerob energifrigørelse,<br />
som i visse tilfælde overstiger et kritisk niveau i <strong>for</strong>hold<br />
til den enkeltes maksimale kapacitet.<br />
Vurdering af arbejdskrav<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Energikilde Kropslagre Tid ved 80% max FrigørelseskJ<br />
(min) h<strong>as</strong>tighed<br />
Muskel ATP, PC<br />
og glykolyse 80 1 1,0<br />
Oxidation af<br />
blodglukose 320 4 0,5<br />
Oxidation af<br />
leverglykogen 1.500 18 0,5<br />
Oxidation af<br />
muskelglykogen 6.000 70 0,5<br />
Oxidation af<br />
fedt 33.700 4.018 0,25<br />
Forholdet mellem iltoptagelse og energifrigørelse beregnes ud fra<br />
den såkaldte energetiske koeffient, som angiver energifrigørelsen<br />
i kJ ved <strong>for</strong>brug af 1 l ilt. I praksis benyttes en energetisk koefficient<br />
på 20 kJ. På grund af den direkte proportionalitet mellem iltoptagelse<br />
og energifrigørelse ved moderat arbejde er der som<br />
oftest ingen <strong>for</strong>del ved at omregne iltoptagelse til energimål, og<br />
121<br />
Tabel 1. Energikilder ved<br />
muskelarbejde. Værdier <strong>for</strong><br />
energilagrenes totale<br />
størrelse i kJ (“kropslagre”),<br />
estimeret varighed som<br />
eneste energikilde ved 80%<br />
V . O 2max og relativ energifrigørelsesh<strong>as</strong>tighed.<br />
(Efter<br />
Jones and Round (9)).
122<br />
Figur 2. Iltoptagelse i relation<br />
til arbejdsintensitet.<br />
Bemærk, at iltoptagelsen til<br />
højre angives relativt (% af<br />
maksimal iltoptagelsesevne)<br />
og til venstre i absolutte<br />
tal (l·min -1 ). (Efter Saltin<br />
(14)).<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
energikravene eller arbejdstyngden ved et givet arbejde udtrykkes<br />
normalt som ilt<strong>for</strong>brug i l . min -1 .<br />
Den præcise sammenhæng mellem iltoptagelse og arbejdsintensitet<br />
- vist i fig. 2 - er baggrunden <strong>for</strong>, at individets maksimale iltoptagelsesevne<br />
“V . O 2 max” (se figuren) inden <strong>for</strong> det tunge fysiske<br />
arbejde anvendes synonymt med begrebet “fysisk arbejdskapacitet”.<br />
At maksimal iltoptagelsesevne også i praksis er tæt korreleret<br />
med fysisk arbejdskapacitet fremgår af fig. 3. Figurdata er hentet<br />
fra det svenske skovbrug og viser, hvorledes arbejdsevne/præstation<br />
(vurderet ud fra produktivitet/akkordb<strong>as</strong>eret indtjening) i<br />
denne type arbejde reduceres i takt med en faldende maksimal<br />
iltoptagelsesevne hos ældre skovarbejdere (10).<br />
Systematiseres de estimerede krav til iltoptagelse i <strong>for</strong>skellige<br />
erhverv/job, kan en egentlig kl<strong>as</strong>sificering/inddeling efter<br />
arbejdstyngde <strong>for</strong>etages som vist i tab. 2.<br />
<strong>Det</strong> skal præciseres, at modellens kategorisering ud fra<br />
arbejdstyngde - fx “moderat arbejde” med en iltoptagelse på 0,5-<br />
3,0 ·<br />
·<br />
2,0 ·<br />
·<br />
1,0 ·<br />
Iltoptagelse<br />
( l · min ( % )<br />
-1 Iltoptagelse<br />
)<br />
▲ ▲<br />
·<br />
Hvile<br />
· ·<br />
0<br />
· ·<br />
100<br />
Arbejdsintensitet (watt)<br />
Maksimal iltoptagelse<br />
· ·<br />
200<br />
· 100<br />
·<br />
·<br />
·<br />
300<br />
·<br />
75<br />
50<br />
20
Iltoptagelse<br />
(l · min-1) ▲<br />
3,0. 100<br />
.<br />
2,0.<br />
Relativ indtjening<br />
pr dag<br />
(produktivitet)<br />
▲<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 år<br />
Alder<br />
1,0 l . min -1 - er en enkel angivelse af arbejdets absolutte krav til<br />
iltoptagelse og ikke en beskrivelse af bel<strong>as</strong>tningen på det enkelte<br />
individ. For en person med en begrænset maksimal iltoptagelsesevne<br />
vil selv et “moderat” arbejdskrav om en iltoptagelse på<br />
1,0 l . min -1 kunne medføre en uacceptabel bel<strong>as</strong>tning (se nærmere<br />
afsnittet “Arbejdskrav/individuel kapacitet”).<br />
Et første og afgørende skridt <strong>for</strong> at kunne vurdere arbejdskrav/arbejdstyngde<br />
som en evt risikofaktor er imidlertid, at arbejdets<br />
krav til iltoptagelse eller energiomsætning kan beskrives<br />
(måles) med en større detaljeringsgrad, end skemaet i tab. 2 giver<br />
mulighed <strong>for</strong>.<br />
Kl<strong>as</strong>sificering Iltoptagelse Pulsfrekvens Cykel- Erhverv<br />
(l · min -1 ) unge ergometer<br />
(slag · min -1 ) (W)<br />
▲<br />
123<br />
Figur 3. Forholdet mellem<br />
iltoptagelse (l·min -1 ), relativ<br />
indtjening (produktivitet)<br />
og alder hos svenske skovarbejdere.<br />
(Efter Kilander<br />
(10)).<br />
Tabel 2. Kl<strong>as</strong>sificering af<br />
erhverv/job ud fra estimerede<br />
krav til iltoptagelse. I<br />
tabellen er angivet samhørende<br />
værdier <strong>for</strong> puls<br />
og arbejdsintensitet ved<br />
arbejde på ergometercykel.<br />
(Efter Åstrand (1), se tekst<br />
<strong>for</strong> nærmere detaljer).<br />
Ekstremt >1,75 >150 >125 Spidsbel<strong>as</strong>tninger inden <strong>for</strong> fiskeri, havnetungt<br />
arbejde arbejde, skovbrug, brandvæsen<br />
Tungt arbejde 1,5-1,75 130-150 100-125 Spidsbel<strong>as</strong>tninger inden <strong>for</strong> manuel transport,<br />
jern- og stålindustri, landbrug, byggeri<br />
Moderat 1,0-1,5 100-130 50-100 Tungt hospitalsarbejde, servering og rentungt<br />
arbejde gøring (hotel og restaurant), traktorkørsel<br />
(skovbrug)<br />
Let arbejde 0,75-1,0 80-100 40-50 Husligt arbejde, let industri, laboratoriear-<br />
bejde, let hospitalsarbejde, butiksarbejde<br />
Meget let 0,5- 0,75 70- 80 20-40 Kontorarbejde, bilkørsel<br />
arbejde<br />
< 0,5 < 70 < 20 Siddende arbejde (læse, skrive)
124<br />
Figur 4. Eksempel på kontinuerlig<br />
registrering af hjertefrekvens<br />
(puls) under<br />
erhvervsarbejde (udbringning<br />
af g<strong>as</strong>fl<strong>as</strong>ker). I underste<br />
panel er den gennemsnitlige<br />
arbejdspuls “oversat”<br />
til iltoptagelse ud fra<br />
den individafhængige relation<br />
mellem puls og iltoptagelse,<br />
såkaldt biologisk<br />
kalibrering. (Efter Kilbom<br />
(11)).<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Målemetoder til vurdering af arbejdskrav<br />
Arbejdets energikrav (dvs iltoptagelsen ved et givet arbejde) kan<br />
måles direkte ved at analysere iltindholdet i udåndingsluften,<br />
hvorefter ilt<strong>for</strong>bruget bestemmes som differencen mellem iltindhold<br />
i indåndings- og udåndingsluften. Udåndingsluften opsamles<br />
traditionelt i såkaldte dougl<strong>as</strong>sække - monteret på personen<br />
under arbejde - <strong>for</strong> senere analyse. Nyere teknik har dog muliggjort<br />
en kontinuerlig analyse af udåndingsluften og bestemmelse<br />
af iltoptagelsen pr åndedrag (breath by breath). Apparaturet er let<br />
bærbart, og måleresultater kan overføres telemetrisk. Metoden,<br />
som oprindeligt er udviklet til idrætsmedicinsk <strong>for</strong>skning, <strong>for</strong>ventes<br />
at vinde gradvis indp<strong>as</strong> inden <strong>for</strong> ergonomiske arbejdspladsundersøgelser.<br />
Indirekte kan arbejdets energikrav estimeres ud fra måling af<br />
arbejdsbetingede ændringer i hjertefrekvens (puls) og lungeventilation.<br />
Som nævnt tilp<strong>as</strong>ses kredsløb og respiration de arbejdende<br />
musklers behov <strong>for</strong> øget ilt, og stigningen i henholdsvis puls og<br />
ventilation bliver således et udtryk <strong>for</strong> de voksende energikrav.<br />
Pulsen (hjertefrekvensen) øges lineært med iltoptagelsen under<br />
dynamisk arbejde. Registreres pulsen under erhvervsarbejde, kan<br />
pulsniveauet efterfølgende “oversættes” til iltoptagelse ud fra en<br />
150 ·<br />
125 ·<br />
107·<br />
100 ·<br />
150 ·<br />
125 ·<br />
107·<br />
100 ·<br />
Pulsfrekvens<br />
(slag · min -1)<br />
▲<br />
Pulsfrekvens<br />
(slag · min -1)<br />
▲<br />
.<br />
1,0<br />
.<br />
60<br />
.<br />
1,35<br />
.<br />
2,0<br />
.<br />
120<br />
.<br />
3,0<br />
Gennemsnitlig<br />
pulsfrekvens<br />
▲<br />
.<br />
180<br />
Tid (min)<br />
▲<br />
Iltoptagelse (l · min -1)<br />
▲
såkaldt biologisk kalibrering, hvor den individ-afhængige relation<br />
mellem puls og iltoptagelse f<strong>as</strong>tlægges og benyttes (se fig. 4).<br />
En afgørende begrænsning er dog, at arbejdspulsen influeres af<br />
en lang række andre variabler end iltoptagelse.<br />
Psykisk stress, varmebel<strong>as</strong>tning og statisk muskelarbejde vil<br />
således øge pulsfrekvensen og <strong>for</strong>skyde den “normale” lineære<br />
sammenhæng mellem puls og iltoptagelse (fig. 5).<br />
Arbejdspulsen er der<strong>for</strong> et “integreret” eller uspecifikt bel<strong>as</strong>tningsmål,<br />
som afspejler en lang række fysiske og psykiske faktorer<br />
i arbejdsmiljøet, hvilket vanskeliggør tolkningen af måleresultater.<br />
Til gengæld kan en samtidig registrering af arbejdspuls og<br />
iltoptagelse være interessant, idet en <strong>for</strong>højet puls/V . O 2-ratio i visse<br />
arbejdsmomenter (se fig. 6) kan “afsløre” arbejdsprocesser<br />
præget af fx statisk muskelarbejde eller stress.<br />
Pulsfrekvens<br />
.<br />
HR/ VO2 ▲<br />
110 ·<br />
90 ·<br />
80 ·<br />
Udtrækning<br />
af jern<br />
Arbejde i varme<br />
omgivelser<br />
Jernbinding<br />
Statisk<br />
muskelarbejde<br />
Manuel<br />
<strong>for</strong>skalling<br />
Dynamisk<br />
arbejde med<br />
små<br />
muskelgrupper<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Dynamisk<br />
arbejde med<br />
store<br />
muskelgrupper<br />
Energi<strong>for</strong>brug (iltoptagelse)<br />
Jordarbejde<br />
125<br />
Figur 5. Skematisk fremstilling<br />
af en <strong>for</strong>højet<br />
puls/∨ . O 2-ratio under <strong>for</strong>hold<br />
med stresspåvirkning<br />
(varme, statisk muskelarbejde<br />
etc). (Efter Grandjean<br />
(5)).<br />
Figur 6. Puls/iltoptagelsesratio<br />
under fire almindeligt<br />
<strong>for</strong>ekommende arbejdsopgaver<br />
i byggeindustrien.<br />
Alle arbejdsopgaver er<br />
udført i enten normalt (lyse<br />
søjler) eller <strong>for</strong>ceret (mørke<br />
søjler) arbejdstempo.<br />
Bemærk den <strong>for</strong>højede<br />
HR/∨ . O 2-ratio under to<br />
arbejdsopgaver - jernbinding<br />
og <strong>for</strong>skalling - præget<br />
af statisk muskelarbejde.<br />
(Efter Kilbom et al. (12)).
126<br />
Tabel 3. Eksempel på<br />
anvendelse af Edholm-skalaen.<br />
To aktivitesniveauer:<br />
Niveau 3 (energikrav 7 kJ ·<br />
min -1 ) og 4 (energikrav 14<br />
kJ . min -1 ) er registreret.<br />
Niveau 3 i 123 min og<br />
niveau 4 i 47 min, hvilket<br />
resulterer i en samlet energiomsætning<br />
på 1519 kJ i<br />
løbet af registreringstidens<br />
170 min og en gennemsnitlig<br />
energiomsætning på 9<br />
kJ . min -1 .<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Lungeventilationen under arbejde kan relativt enkelt måles med<br />
et bærbart måleinstrument (Wright respirometer) og vil ved relativt<br />
lave arbejdsintensiteter (iltoptagelse < 2,0 l · min -1 ) give et<br />
acceptabelt estimat af energiomsætningen under dynamisk helkropsarbejde.<br />
Ved højere arbejdsintensiteter <strong>for</strong>øges lungeventilationen<br />
ud af proportion med iltoptagelsen (hyperventilation), og<br />
metoden bliver uanvendelig.<br />
En alternativ, enkel metode til indirekte bestemmelse af energikrav/energiomsætning<br />
er den såkaldte Edholm-skala (4). Metoden<br />
er b<strong>as</strong>eret på observation eller selvrapportering af arbejdsopgaver.<br />
Der opereres med syv aktivitetsniveauer fra “ligge sovende”<br />
til “muskelarbejde med høj intensitet”, og hvert niveau er tillagt<br />
en estimeret energiomsætning udtrykt som et mutiplum af<br />
hvile-energiomsætningen. “Muskelarbejde med lav intensitet”<br />
(niveau 5) repræsenterer en energiomsætning på 5 gange hvileværdien<br />
og omfatter eksempelvis arbejdsopgaver som “renholdelse<br />
og klargøring af m<strong>as</strong>kine” på et stålværk. Registreres aktivitetsniveauerne<br />
over en arbejdsdag - og vægtes tidsmæssigt - bliver<br />
resultatet en <strong>for</strong>ventet gennemsnitlig energiomsætning (se tab. 3).<br />
Trods sin enkelhed - og ud fra en “cost-benefit” betragtning - er<br />
metoden et godt supplement.<br />
(kJ/min)<br />
1. Ligge sovende 5 x – =<br />
2. Ligge vågen 6 x – =<br />
3. Sidde uden specielle bevægelser 7 x 123 = 861<br />
4. Stå med lille muskelaktivitet 14 x 47 = 658<br />
5. Muskelarbejde med lav intensitet 24 x – =<br />
6. Muskelarbejde med begrænset intensitet 38 x – =<br />
7. Muskelarbejde med høj intensitet 47 x – =<br />
SUM 170 (A) 1519 (B) 9 kJ/min<br />
Arbejdskrav/individuel kapacitet<br />
1519 (B)<br />
=<br />
170 (A)<br />
Som tidligere anført giver arbejdskravene eller den absolutte<br />
arbejdstyngde kun i begrænset omfang en indikation af bel<strong>as</strong>tningen<br />
på det enkelte individ. En præcis f<strong>as</strong>tlæggelse af individuelle
el<strong>as</strong>tningsmål - med deraf følgende mulighed <strong>for</strong> at vurdere en<br />
evt sundhedsskadelig effekt - <strong>for</strong>udsætter en hensyntagen til individets<br />
kapacitet.<br />
Den relative bel<strong>as</strong>tning, <strong>for</strong>stået som <strong>for</strong>holdet mellem arbejdskrav<br />
og individuel kapacitet, udtrykkes i ligningen:<br />
Formel 1<br />
Arbejdskrav<br />
Relativ bel<strong>as</strong>tning (%) = x 100<br />
Individuel kapacitet<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
og er et nøglebegreb inden <strong>for</strong> ergonomisk bel<strong>as</strong>tningsvurdering.<br />
Metoder til f<strong>as</strong>tlæggelse af arbejdskrav til iltoptagelse/energiomsætning<br />
blev gennemgået i afsnittet “Vurdering af arbejdskrav”.<br />
Den individuelle kapacitet (dvs den maksimale iltoptagelsesevne)<br />
kan f<strong>as</strong>tlægges direkte ved en såkaldt maksimal test<br />
eller indirekte gennem tillempning af submaksimale tests. 1)<br />
Ved maksimale tests til vurdering af iltoptagelsesevnen øges<br />
arbejdsintensiteten på et cykelergometer eller et løbebånd gradvist.<br />
Iltoptagelsen vil nu stige nær lineært med stigningen i intensitet,<br />
til et niveau nås, hvor iltoptagelsen ikke længere kan <strong>for</strong>øges<br />
trods en <strong>for</strong>øgelse af arbejdsintensiteten. Denne, den højeste<br />
iltoptagelse, som individet kan opnå, er definitionsmæssigt lig<br />
med den maksimale aerobe kapacitet.<br />
Maksimale tests <strong>for</strong>udsætter laboratorie<strong>for</strong>hold og er på grund<br />
af bel<strong>as</strong>tningen på individet ikke anvendelige ved arbejdspladsundersøgelser.<br />
Her vurderes den maksimale iltoptagelsesevne<br />
indirekte ud fra de såkaldte submaksimale tests. Forudsætningen<br />
<strong>for</strong> de fleste indirekte testmetoder er, 1. at der eksisterer en lineær<br />
(og kendt) sammenhæng mellem arbejdsintensitet og iltoptagelse<br />
og mellem iltoptagelse og puls samt 2. at individets maksimale<br />
puls kun er aldersbestemt. Registreres pulsen nu fx ved 2<br />
submaksimale bel<strong>as</strong>tninger på en ergometercykel, kan den linie,<br />
som beskriver sammenhængen mellem puls og arbejdsintensitet/iltoptagelse,<br />
ekstrapoleres (<strong>for</strong>længes) til værdien <strong>for</strong> maksimal<br />
pulsfrekvens, og den tilhørende værdi <strong>for</strong> maksimal arbejdsintensitet<br />
eller maksimal iltoptagelse aflæses. En anden ofte<br />
benyttet indirekte metode ved cykeltest er b<strong>as</strong>eret på Åstrands<br />
nomogram. Her registreres pulsen ved en given submaksimal<br />
bel<strong>as</strong>tning, og den aflæste værdi kan ud fra nomogrammet “oversættes”<br />
til maksimal iltoptagelsesevne. Nomogrammet er b<strong>as</strong>eret<br />
på empiriske undersøgelser af et meget stort antal personer,<br />
hvorudfra sammenhængen mellem reaktionen på en submaksimal<br />
bel<strong>as</strong>tning og den maksimale arbejdsevne/iltoptagelse har<br />
kunnet f<strong>as</strong>tlægges med ganske stor nøjagtighed.<br />
127<br />
1) I visse undersøgelser anvendes<br />
begrebet relativ bel<strong>as</strong>tning direkte på<br />
pulsdata. Formlen <strong>for</strong> relativ pulsbel<strong>as</strong>tning<br />
angiver i disse tilfælde normalt <strong>for</strong>holdet<br />
mellem registreret arbejdspuls<br />
minus hvilepulsen (arbejdskravene) og<br />
pulsreserven, dvs individets estimerede<br />
maksimalpuls minus hvilepulsen (kapaciteten).
128<br />
Figur 7. Aldersbetingede<br />
<strong>for</strong>andringer i maksimal iltoptagelsesevne.<br />
Data fra<br />
350 normale <strong>for</strong>søgspersoner<br />
i alderen fra 4 til 65 år.<br />
På figuren er inkluderet<br />
værdier fra en longitudinel<br />
opfølgningsundersøgelse<br />
(over 21 år) af 31 mandlige<br />
og 35 kvindelige <strong>for</strong>søgspersoner.<br />
(Efter Åstrand og<br />
Rodahl (2)).<br />
Tværsnitsundersøgelse<br />
Longitudinel opfølgningsundersøgelse<br />
= 2 x o--<br />
Figur 8. Skematisk fremstilling<br />
af <strong>for</strong>holdet mellem<br />
arbejdskrav og kapacitet<br />
hos en aldrende arbejdsstyrke.<br />
Modellen illustrerer,<br />
hvorledes uændrede<br />
arbejdskrav gradvist vil<br />
reducere de ældres reservekapacitet,<br />
øge den relative<br />
bel<strong>as</strong>tning og til sidst umuliggøre<br />
<strong>for</strong>tsat erhvervsarbejde.<br />
(Efter Ilmarinen (7)).<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Måling af den individuelle iltoptagelsesevne (kapaciteten) som<br />
<strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> en bel<strong>as</strong>tningsvurdering ved det fysisk tunge<br />
arbejde illustrerer klart den potentielle betydning af alders<strong>for</strong>andringer<br />
i arbejdsstyrken.<br />
Parallelt med de fleste andre fysiologiske funktionsmål udviser<br />
den maksimale iltoptagelsesevne tydelig aldersregres. Selv <strong>for</strong>udsat<br />
et fysisk aktivt liv vil også veltrænede ældre opleve et fald i<br />
maksimal iltoptagelsesevne på ca 10% pr 10-år (se fx fig. 7).<br />
For utrænede, inaktive ældre vil faldet være markant større.<br />
5,0 ·<br />
4,0 ·<br />
3,0 ·<br />
2,0 ·<br />
1,0 ·<br />
100 ·<br />
50 ·<br />
Maksimal iltoptagelse,<br />
(liter · min -1 )<br />
▲<br />
· · · · · · ·<br />
0 10 20 30 40 50 60 (år)<br />
%<br />
▲<br />
Reserver<br />
▲<br />
Fysiske arbejdskrav<br />
Fysisk<br />
arbejdskapacitet<br />
0 ·<br />
10 20 30 40 50 60 70 80<br />
Alder (år)<br />
· · · · · · · ·<br />
▲<br />
▲<br />
▲
Konsekvensen er det nævnte mis<strong>for</strong>hold mellem uændrede arbejdskrav<br />
og en reduceret individuel kapacitet resulterende i en<br />
stigende bel<strong>as</strong>tning <strong>for</strong> den aldrende arbejdsstyrke som illustreret<br />
i fig. 8.<br />
Kvantitativt kan problemets omfang ses i relation til eksisterende<br />
grænseværdi<strong>for</strong>slag, som angiver en bel<strong>as</strong>tning på mellem<br />
33% og 50% af individets maksimale iltoptagelsesevne (V . O 2 max)<br />
som det højeste acceptable niveau <strong>for</strong> en 8-timers arbejdsdag.<br />
(Grænseværdif<strong>as</strong>tsættelsen er detaljeret beskrevet i det følgende<br />
afsnit).<br />
Eksemplet i tab. 4 viser, hvorledes den reducerede fysiske<br />
kapacitet hos en gruppe ældre arbejdere (gennemsnitsalder 55<br />
år) indebærer, at selv erhverv karakteriseret som let til moderat<br />
tunge (iltoptagelse på 1,0 l · min -1 ) vil resultere i en uacceptabel<br />
bel<strong>as</strong>tning <strong>for</strong> mellem 63 og 100% af de kvindelige arbejdere. For<br />
mændenes vedkommende er tallene lavere, men også her vil det<br />
såkaldte moderate arbejde ud fra grænseværdien på 33% af<br />
V . O 2 max være uacceptabelt i 75% af tilfældene.<br />
Grænseværdier<br />
Grænseværdi (% V . O 2 max)<br />
V . O 2 max Kvinder Mænd<br />
(N = 27) (N = 24)<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
33 40 50 33 40 50<br />
Tilstrækkelig 0 0 37 25 62 100<br />
Ikke tilstrækkelig 100 100 63 75 38 0<br />
Fysisk tungt arbejde repræsenterer et af de <strong>for</strong>holdsvis få områder<br />
inden <strong>for</strong> ergonomien, hvor en egentlig grænseværdif<strong>as</strong>tsættelse<br />
er søgt etableret. Eksisterende <strong>for</strong>slag er b<strong>as</strong>eret på materiale og<br />
dokumentation fra primært WHO (World Health Organization) og<br />
ILO (International Labour Organization) og har i dansk sammenhæng<br />
karakter af anbefalinger/rekommandationer snarere end<br />
egentlig lovbestemte eller cirkulæref<strong>as</strong>tsatte regler.<br />
I absolutte tal har <strong>for</strong>slagene til grænseværdi varieret omkring<br />
bel<strong>as</strong>tningsniveauer på fra 33% til 50% af V . O 2 max. <strong>Det</strong> pt mest<br />
detaljerede/operationelle <strong>for</strong>slag er udarbejdet af ILO og angiver<br />
33% af V . O 2 max som den højeste acceptable bel<strong>as</strong>tning <strong>for</strong> en 8timers<br />
arbejdsdag (3). Ud fra 8-timers-grænseværdien er <strong>for</strong>slaget<br />
suppleret med praktiske rekommandationer ang. reduktion i<br />
arbejdstid/arbejdslængde, såfremt 33%-værdien overskrides.<br />
129<br />
Tabel 4. Procentvis andel af<br />
55-årige mænd og kvinder,<br />
hvis maksimale iltoptagelsesevne<br />
(V . O 2 max) er tilstrækkelig/utilstrækkelig,<br />
hvis de <strong>for</strong>eslåede grænseværdier<br />
(henholdsvis 33, 40<br />
og 50% af V . O 2 max) skal<br />
overholdes ved et erhvervsarbejde<br />
med et iltkrav på 1<br />
l/min (Efter Ilmarinen (8)).
130<br />
Figur 9. Metabolske parametre<br />
under langvarigt<br />
arbejde med en bel<strong>as</strong>tning<br />
tæt ved 50% af ∨ . O 2 max.<br />
Data fra én person med en<br />
maksimal iltoptagelsesevne<br />
på 4,6 l O 2/min. 7 arbejdsperioder<br />
a 50 min, skraverede<br />
felter angiver pauser.<br />
(Efter Åstrand og Rodahl<br />
(2)).<br />
Pulsfrekvens<br />
(slag · min -1)<br />
V .<br />
O 2<br />
(liter · min -1 )<br />
RQ<br />
Lactat konc.<br />
(mg · 100 ml -1)<br />
Hematokrit<br />
Rektal<br />
temp. (° C)<br />
Vægt (kg)<br />
160<br />
150<br />
140<br />
130<br />
120<br />
2,5<br />
2,4<br />
2,3<br />
0,90<br />
0,80<br />
0,70<br />
20<br />
10<br />
0,50<br />
0,45<br />
38,0<br />
37,0<br />
73<br />
72<br />
71<br />
●<br />
●<br />
●<br />
Cykling Gang<br />
●<br />
●<br />
●<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Kriteriearbejdet/dokumentationen <strong>for</strong> grænseværdi<strong>for</strong>slagene<br />
b<strong>as</strong>eres på tre hovedelementer, som alle indicerer, at en acceptabel<br />
bel<strong>as</strong>tning som minimum bør være under 50% af V . O 2 max:<br />
1. En selvvalgt arbejdstakt i det fysisk tunge arbejde resulterer i<br />
en arbejdsbel<strong>as</strong>tning på 35-40% af V . O 2 max. Dvs den arbejdsintensitet,<br />
individet spontant vælger, sikrer et bel<strong>as</strong>tningsniveau væsentligt<br />
under de 50% af V . O 2 max.<br />
2. Ved laboratorie<strong>for</strong>søg med standardiseret fysisk tungt arbejde<br />
på omkring 50% af V . O 2 max opretholdt i 8 timer ses en kontinuerlig<br />
stigning i bl.a. puls og iltoptagelse (fig. 9).<br />
En mangel på såkaldt “steady state” i kredsløbsparametrene indicerer<br />
den <strong>for</strong>styrrede homeost<strong>as</strong>e eller mangel på balance i<br />
organismen, som definitionsmæssigt er <strong>for</strong>eslået som kriteriet <strong>for</strong><br />
fysiologisk træthed (2).<br />
●<br />
● ●<br />
●<br />
●<br />
●<br />
● ●<br />
●<br />
● ● ●<br />
●<br />
●<br />
●<br />
●<br />
● ● ● ● ● ● ●<br />
● ● ●<br />
●<br />
●<br />
Cykling Gang Cykling Gang Cykling<br />
●<br />
●<br />
●<br />
● ●<br />
● ●<br />
● ●<br />
●<br />
●<br />
●<br />
● ●<br />
● ●<br />
●<br />
●<br />
● ● ● ●<br />
●<br />
● ●<br />
●<br />
● ● ● ● ● ● ● ●<br />
● ●<br />
● ● ● ●<br />
●<br />
●<br />
● ●<br />
· · · · · · · · ·<br />
0 1 2 3 4 5 6 7 8<br />
Timer
3. Arbejdsintensiteter, som kræver >50% af V . O 2 max, medfører en<br />
markant stigning i blodlaktatkoncentrationen, hvilket er tolket<br />
som udtryk <strong>for</strong> en utilstrækkelig ilttilførsel og mangelfuld aerob<br />
energifrigørelse i de arbejdende muskler (fig. 10).<br />
Et indbygget problem i grænseværdif<strong>as</strong>tsættelsen er imidlertid<br />
mangelen på veldefinerede eller <strong>for</strong>ventede helbredsrisici (adverse<br />
effects) ved grænseværdioverskridelser. Den arbejdsmedicinske<br />
begrundelse <strong>for</strong> grænseværdi<strong>for</strong>slagene er i stedet søgt defineret<br />
“positivt”, dvs det understreges, at en overholdelse af de<br />
<strong>for</strong>eslåede niveauer er en <strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> “at undgå træthed og<br />
sikre, at individet ved arbejdets slutning har tilstrækkelig energi<br />
og overskud til at nyde fritiden” (2).<br />
Trods denne lidt vage definition er det en kendsgerning, at<br />
erhverv/job karakteriseret ved hyppige overskridelser af de <strong>for</strong>eslåede<br />
grænseværdier generelt er præget af nedslidning, stort<br />
sygefravær og uacceptabel høj frekvens af arbejdsbetingede lidelser.<br />
En sammenhæng mellem “fysisk krævende arbejde” og <strong>for</strong>ekomst<br />
af helbredsgener er eksempelvis påvist i en større kortlægningsundersøgelse<br />
af danske lønmodtageres arbejdsmiljø (13).<br />
(Se endvidere bind II, kapitel 5).<br />
Forebyggelsesstrategisk er det væsentligt at pointere, at de hyppige<br />
grænseværdioverskridelser specielt blandt ældre arbejdstagere<br />
i princippet kan <strong>for</strong>hindres såvel gennem initiativer, der ændrer<br />
arbejds<strong>for</strong>holdene og nedsætter arbejdsbel<strong>as</strong>tningen, som<br />
gennem tiltag, der <strong>for</strong>bedrer det enkelte individs kapacitet og<br />
reducerer det aldersbetingede fald i maksimal iltoptagelsesevne.<br />
Valg/vægtning af strategi er i høj grad en samfundsmæssig/politisk<br />
afvejning. Blot skal noteres, at specielt <strong>for</strong> ældre arbejdstagere<br />
med en stærkt reduceret kredsløbsmæssig kapacitet vil det fra<br />
en pragmatisk synsvinkel være nødvendigt eller optimalt at “gå<br />
på to ben” dvs kombinere en ændring af arbejds<strong>for</strong>holdene med<br />
individuel træning/vejledning etc. Interessant i denne sammenhæng<br />
er, at i Nordamerika (USA og Canada) tilbydes de ansatte i<br />
dag såkaldte “work place fitness programmes” på ca 20% af samtlige<br />
store og mellemstore virksomheder (16).<br />
Nyttevirkning/arbejdsøkonomi<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Et afsluttende, vigtigt element i vurderingen af det fysisk tunge<br />
arbejde er nyttevirkningsbegrebet. Mennesket er som arbejdende<br />
“m<strong>as</strong>kine” ikke specielt effektivt, dvs kun en begrænset del af<br />
131<br />
30 ·<br />
20 ·<br />
10 ·<br />
Blod lactat<br />
mmol · l -1<br />
▲<br />
.<br />
0<br />
. . . . . .<br />
50 100 150<br />
% max<br />
.<br />
VO 2<br />
▲<br />
Figur 10. Skematisk fremstilling<br />
af blodlaktatkoncentrationen<br />
som funktion af<br />
relativ arbejdsbel<strong>as</strong>tning (%<br />
af V . O 2 max). Øvre og nedre<br />
kurve<strong>for</strong>løb repræsenterer<br />
estimerede værdier <strong>for</strong> henholdsvis<br />
utrænede og<br />
udholdenhedstrænede individer.<br />
(Efter Saltin og Gollnick<br />
(15)).
132<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
den i organismen frigjorte energi kan anvendes til ydre arbejde,<br />
mens resten bliver til varme.<br />
Forholdet mellem energifrigørelse og præsteret ydre arbejde<br />
kaldes nyttevirkning (egentlig nettonyttevirkning, jf kapitel 3) og<br />
er f<strong>as</strong>tlagt i <strong>for</strong>mlen:<br />
Formel 2<br />
Ydre arbejde<br />
Nyttevirkning (%) = x 100<br />
Energiomsætning under arbejde - Hvileenergiomsætning<br />
Nyttevirkningen, som ved arbejde på fx ergometercykel kan være<br />
20-25%, er inden <strong>for</strong> de fleste erhvervsmæssigt <strong>for</strong>ekommende<br />
arbejdsopgaver omkring 5-6%. En vigtig pointe er imidlertid, at<br />
nyttevirkningen - også kaldet effektivitet/arbejdsøkonomi - kan<br />
indgå i evalueringen af ergonomiske/arbejdsmiljømæssige interventions<strong>for</strong>søg<br />
og tekniske nykonstruktioner af redskaber o.l.<br />
Registreres energiomsætningen (iltoptagelsen) før og efter introduktion<br />
af nye redskaber/metoder, vil et fald i iltoptagelse ved<br />
samme ydre arbejde (produktivitet) dokumentere en <strong>for</strong>bedret<br />
effektivitet/arbejdsøkonomi. I fig. 11 er med et eksempel vist,<br />
hvorledes en ny-konstrueret trillebør markant reducerer iltoptagelsen<br />
- og dermed bel<strong>as</strong>tningen - ved et givet produktivitetsniveau.<br />
Eksemplet illustrerer dobbeltheden og værdien af iltoptagelsesmålinger<br />
i <strong>for</strong>bindelse med praktiske, ergonomiske arbejdspladsundersøgelser<br />
i erhverv med fysisk tungt arbejde. Metodemæssigt<br />
kan måling af iltoptagelse/energiomsætning via en bel<strong>as</strong>tningsvurdering<br />
afsløre grænseværdioverskridelser og uacceptable arbejdsprocesser<br />
og -operationer. Samtidig kan metoden efterfølgende<br />
anvendes til en kontrol/vurdering af effekten af indførte<br />
ergonomiske eller arbejdsorganisatoriske <strong>for</strong>bedringer.
Energi<strong>for</strong>brug<br />
100% (maksimum)<br />
83%<br />
8"<br />
(a) Hjuldiameter<br />
16"<br />
78%<br />
· · · · · ·<br />
21"<br />
Energi<strong>for</strong>brug<br />
100% (maksimum)<br />
(b) Dæktryk<br />
Energi<strong>for</strong>brug (lO 2 · min-1)<br />
Energi<strong>for</strong>brug (lO 2 · min-1) Energi<strong>for</strong>brug<br />
3·<br />
2·<br />
1·<br />
0 1 2 3 4 5%<br />
(d) Hældning<br />
· 2<br />
· 1<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
100% (maksimum)<br />
83%<br />
65%<br />
Grus Iset træ Træ<br />
(e) Underlag<br />
85%<br />
6 psi 11 psi<br />
Sammenlignelig<br />
gammel trillebør<br />
Ny trillebør<br />
· · · ·<br />
7 8 9 10<br />
Produktivitet (ton meter · min-1)<br />
▼<br />
133<br />
Energi<strong>for</strong>brug (lO 2 · min-1)<br />
Opadrettet<br />
bel<strong>as</strong>tning<br />
· 3,0<br />
· 2,5<br />
· 2,0<br />
· · · · ·<br />
-25 0 25 50 75 (Pund)<br />
(c) Bel<strong>as</strong>tning på hænder<br />
Gode<br />
håndtag<br />
Korrekt<br />
arbejdshøjde<br />
God stabilitet<br />
(f) God stabilitet<br />
Nedadrettet<br />
bel<strong>as</strong>tning<br />
▼ ▲<br />
Stor l<strong>as</strong>tekapacitet<br />
Store hjul<br />
Korrekt dæktryk<br />
Figur 11. Arbejdsøkonomi/effektivitet efter ergonomisk <strong>for</strong>bedring. Ved kørsel med ny-konstrueret trillebør (f)<br />
reduceres kravene til iltoptagelse (l · min -1 ) med 40-50% <strong>for</strong> et givet produktivitetsniveau (ton · meter · min -1 ).<br />
(Efter Hansson (6)).
134<br />
Tungt fysisk arbejde<br />
Litteratur<br />
1. Åstrand I. Physical demands in worklife. Scand J Work Environ<br />
Health 1988;14(suppl 1):10-13.<br />
2. Åstrand PO, Rodahl K. Textbook of work physiology.<br />
Physiological b<strong>as</strong>es of exercise. 3rd ed. New York: McGraw-<br />
Hill, 1986.<br />
3. Bonjer FH. Energy expenditure. In: Parmeggiani L. ed.<br />
Encyclopedia of Occupational Health and Safety. Geneva:<br />
International Labour Organisation, 1971:458-460.<br />
4. Edholm OG. The <strong>as</strong>sessment of habitual activity. In: Evang K,<br />
Andersen KL. eds. Physical acticity in health and dise<strong>as</strong>e.<br />
Oslo: Universitets<strong>for</strong>laget, 1966:187-197.<br />
5. Grandjean E. Fitting the t<strong>as</strong>k to the man. An ergonomic<br />
approach. London: Taylor & Francis Ltd., 1986.<br />
6. Hansson JE. Ergonomics in the building industry. Research<br />
report no. 8. Bygg<strong>for</strong>skningen, State Council of the Building<br />
Industry, 1970.<br />
7. Ilmarinen J. Job design <strong>for</strong> the aged with regard to decline in<br />
their maximal aerobic capacity: Part I - Guidelines <strong>for</strong> the<br />
practitioner. Int J Ind Erg 1992;10:53-63.<br />
8. Ilmarinen J. Job design <strong>for</strong> the aged with regard to decline in<br />
their maximal aerobic capacity: Part II - The scientific b<strong>as</strong>is<br />
<strong>for</strong> the guide. Int J Ind Erg 1992;10:65-77.<br />
9. Jones DA, Round JM. Skeletal muscle in health and dise<strong>as</strong>e.<br />
A textbook of muscle physiology. Manchester: Manchester<br />
University Press, 1990.<br />
10. Kilander K. An example of earning in various age cl<strong>as</strong>ses of<br />
manual labour. Ergonomics 1962;5:291.<br />
11. Kilbom Å. Arbetsfysiologi. In: Lundgren N, Luthman G, Elgstrand<br />
K. eds. Människan i arbete. Stockholm: Norstedts<br />
Förlag AB, 1987.<br />
12. Kilbom Å, Jørgensen K, Fallentin N. Bel<strong>as</strong>tningsregistrering i<br />
yrkesarbete - en jämförelse mellan observationsmetoder, fysiologiska<br />
mätningar och subjektiv skattning. Arbete och Hälsa<br />
1989;38:1-56.<br />
13. Nord-Larsen M, Ørhede E, Nielsen J, Burr H. Lønmodtagernes<br />
arbejdsmiljø 1990 - Bind 1. Sammenhænge mellem arbejdsmiljø<br />
og helbred. København: Arbejdsmiljøfondet, 1992.<br />
14. Saltin B. Aerob arbetsförmåga. In: Forsberg A, Saltin B. eds.<br />
Konditionsträning. Sveriges Riksidrotts förbund, 1988:22-37.<br />
15. Saltin B, Gollnick PD. Fuel <strong>for</strong> muscular exercise: Role of<br />
carbohydrate. In: Horton ES, Terjung RL. eds. Exercise,<br />
nutrition, and energy metabolism. New York: Macmillan<br />
Publishing Company, 1988.
Tungt fysisk arbejde<br />
16. Shephard RJ. A critical analysis of work-site fitness programs<br />
and their postulated economic benefits. Med Sci Sports Exerc<br />
1992;24(3):354-370.<br />
17. Vinzents P, Christensen H. Arbejdsmiljø ved svineavl.<br />
Tværsnitsundersøgelse i Ringkøbing Amt af arbejdsmiljøet ved<br />
arbejde med svineavl. AMI-rapport 1990;32:1-61.<br />
135
KAPITEL 6<br />
Ensidigt gentaget<br />
arbejde<br />
Hanne Christensen
138<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
Monotont, repetitivt eller ensidigt gentaget arbejde kan medføre<br />
mekaniske og mentale bel<strong>as</strong>tninger. Ved mekaniske bel<strong>as</strong>tninger<br />
<strong>for</strong>stås bel<strong>as</strong>tninger på bevægeapparatet, led, knogler, ligamenter<br />
og muskler, og det er disse <strong>as</strong>pekter, der vil blive fokuseret på i<br />
dette kapitel. Til belysning af de mentale bel<strong>as</strong>tninger <strong>for</strong>årsaget<br />
af arbejde henvises til bind II, kapitel 2.<br />
Indførelsen af højteknologiske produktionsmidler har medført<br />
en stigning af job, der kan karakteriseres som ensidigt gentaget<br />
arbejde. De eksponeringer (påvirkninger) i arbejdet, der karakteriserer<br />
det monotone arbejde, er:<br />
◆ høj repetitivitet<br />
◆ kort arbejdscyklustid<br />
◆ højt tempo<br />
◆ højt koncentrationskrav<br />
◆ højt præcisionskrav<br />
◆ højt synskrav<br />
Ofte vil det ensidigt gentagne arbejde ikke medføre så store ændringer<br />
på hele kroppens bel<strong>as</strong>tning, at man kan registrere nogen<br />
ændringer i hjertefrekvensen (puls) eller ændringer i vejrtrækningsmønstret.<br />
Derimod kan man ofte registrere store lokale bel<strong>as</strong>tninger<br />
hidrørende fra de dele af kroppen, der arbejder, og der<br />
kan opstå ændringer i blodtrykket under længere tids arbejde.<br />
De risikofaktorer, der kan medføre lokale bel<strong>as</strong>tninger fra det<br />
ensidigt gentagne arbejde, er:<br />
◆ arbejdsstilling<br />
◆ kraftniveau<br />
◆ repetitivitet<br />
◆ manglende restitution<br />
Lokal muskelbel<strong>as</strong>tning belyses i dag ved fx elektromyografiske<br />
registreringer, biomekaniske beregninger, kraftmålinger, blodgen-
nemstrømningsmålinger og intramuskulære trykmålinger.<br />
Bevægeapparatlidelserne er et h<strong>as</strong>tigt voksende arbejsmiljøproblem,<br />
der i 1987 er anslået at koste det danske samfund ca 11<br />
mia kr. årligt, hvoraf ca en tredjedel hidrører fra ensidigt gentaget<br />
arbejde (24). De dele af kroppen, der bliver udsat <strong>for</strong> ensidige<br />
bel<strong>as</strong>tninger, er først og fremmest hænder og arme, nakke og<br />
skulderregion, ryggen og benene.<br />
<strong>Det</strong> ensidigt gentagne arbejde <strong>for</strong>ekommer inden <strong>for</strong> mange<br />
brancher. Eksempler på brancher, hvor det ensidigt gentagne<br />
arbejde <strong>for</strong>ekommer, er: beklædningsindustrien, elektronikindustrien,<br />
fiskeindustrien, skærmterminalarbejde samt decideret samlebåndsarbejde<br />
i <strong>for</strong>skellige erhverv. Af områder, hvor det ensidigt<br />
gentagne arbejde er kombineret med fysisk tungt arbejde,<br />
kan nævnes slagteribranchen, træindustrien og lagerarbejde. <strong>Det</strong><br />
er da også inden <strong>for</strong> alle disse brancher, der registreres en høj<br />
frekvens af besvær fra bevægeapparatet (se bind II, kapitel 5).<br />
Meget af det ensidigt gentagne arbejde er også siddende arbejde,<br />
og karakteristika <strong>for</strong> ensidigt gentaget arbejde er også betegnende<br />
<strong>for</strong> siddende arbejde.<br />
Siddende arbejde betragtes ofte som synonymt med let arbejde,<br />
og det kan virke u<strong>for</strong>ståeligt, at arbejdet kan være meget trættende.<br />
Siddende arbejde indebærer statisk bel<strong>as</strong>tning på muskelgrupper<br />
i ryg, nakke og skuldre. Når musklerne i en stor del af<br />
arbejdstiden er kontra<strong>here</strong>de, skyldes det både anatomiske årsager<br />
og eksterne faktorer såsom arbejdspladsens indretning.<br />
Arbejdsstilling<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
En vel gennemtænkt og godt ud<strong>for</strong>met arbejdsplads er en <strong>for</strong>udsætning<br />
<strong>for</strong> arbejdstilfredsstillelse, god arbejdsmotivation, effektivitet<br />
og arbejdskvalitet. Dårlige arbejdsstillinger kan resultere i<br />
skader på muskler, sener og led.<br />
Hvis arbejdet udføres med ringe variation med hensyn til<br />
arbejdsstillinger, kommer ryghvirvler og disci til at være i næsten<br />
samme stilling i lange perioder. Næringstilførslen til disci sker<br />
gennem diffusion ind og ud af discus, og diffusionen fremmes af<br />
tryk<strong>for</strong>skelle på discus. En veksling mellem siddende og stående<br />
arbejdsstilling giver en veksling i bel<strong>as</strong>tnings<strong>for</strong>holdene i disci og<br />
fremmer dermed næringstilførslen. <strong>Det</strong>te er en vigtig <strong>for</strong>udsætning<br />
<strong>for</strong> at undgå skader på disci.<br />
Hvis et arbejde udføres med ringe variation af arbejdsstillingen,<br />
som tilfældet er i meget ensidigt gentaget arbejde, kommer samme<br />
muskelgrupper til at blive bel<strong>as</strong>tet hele tiden. En ændring fra<br />
139
140<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
siddende til stående medfører som regel en væsentligt mere opret<br />
stilling af overkroppen, og andre muskelgrupper bliver herved<br />
aktive.<br />
I siddende stilling udrettes det svaj i lænderyggen, den har i<br />
stående stilling. I stedet bliver lænderyggen plan, hvilket medfører<br />
en højere bel<strong>as</strong>tning på ryggens disci end i stående stilling.<br />
Derudover bliver tryk<strong>for</strong>delingen i disci ujævn med en høj bel<strong>as</strong>tning<br />
på den <strong>for</strong>reste del af disci. Rygstød i lænderyggen kan<br />
medføre et større svaj og derved afl<strong>as</strong>te rygmuskulaturen (5).<br />
Når arme/hænder skal bevæges eller bare løftes, kræves aktivitet<br />
både i de muskler, der <strong>for</strong>etager bevægelsen, i de muskler, der<br />
fikserer skulderbladet, og i de stabiliserende muskler omkring<br />
skulderleddet. Da armene under manuelt arbejde næsten hele<br />
tiden er løftet ud fra kroppen, vil især musklerne omkring skulderbladet<br />
arbejde konstant og oftest statisk, da bevægeudslagene<br />
som regel er begrænsede ved det ensidigt gentagne arbejde.<br />
I almindelig siddende stilling, hvor man ikke udfører noget<br />
arbejde med hænderne, fx når man læser, er bel<strong>as</strong>tningen på trapezius-musklens<br />
øvre del meget lille, 0,5% af maksimal voluntær<br />
kontraktionskraft (MVC) eller mindre, mens bel<strong>as</strong>tningen ved<br />
arbejde, hvor man <strong>for</strong>etager små præcise håndbevægelser, som fx<br />
når man skriver, er ca 5% MVC.<br />
Ved siddende arbejde har albuens højde over bordets højde<br />
betydning <strong>for</strong> den bel<strong>as</strong>tning, skuldermuskulaturen udsættes <strong>for</strong>.<br />
Den optimale arbejdshøjde <strong>for</strong> skuldermuskulaturen er, når bordets<br />
højde er lig albuehøjden, hvor overarmen er ind til kroppen.<br />
Spændingen i skuldermuskulaturen <strong>for</strong>dobles, hvis albuens højde<br />
over arbejdsobjektet er 5 cm over den optimale. Ofte må stillesiddende<br />
arbejde udføres med armene løftet fremad/udad ca 45° og<br />
med albueleddet i 90° . Momentarmen til skulderleddet bliver i<br />
sådanne tilfælde ca 20 cm (se fig. 1). Armen vejer ca 3,6 kg, og<br />
drejningsmomentet, som virker i skulderleddets centrum, bliver<br />
da 0,20 m · 3,6 kg · 9,8 m · s -2 = 7 Nm (se kapitel 3). <strong>Det</strong>te<br />
moment skal modvirkes af et modsat rettet moment, hvor<br />
momentarmen ind til leddets centrum er ca 4 cm. Kraften, der<br />
skal præsteres, kan beregnes til at være 17,5 N, og en stor del af<br />
den præsteres af supr<strong>as</strong>pinatusmusklen. Et rigtigt placeret armlæn<br />
kan mindske denne bel<strong>as</strong>tning.<br />
Kilbom og Persson (22) har i en prospektiv cohorte undersøgelse<br />
vist, at skulderabduktion var relateret til <strong>for</strong>ekomsten af<br />
smerter og symptomer i skulderen . Efter det første års follow-up<br />
blev en skulderabduktion på mere end 30° fundet at være en risikofaktor<br />
<strong>for</strong> occupational cervico-brachial disorders (OCD).<br />
Syns- og præcisionskrav er bestemmende <strong>for</strong> nakkens stilling<br />
ved siddende arbejde. En kraftig bøjning af nakken medfører<br />
meget store bel<strong>as</strong>tninger i de nederste disci i halsryggen og i nak-
Ensidigt gentaget arbejde<br />
kens muskulatur. Den arbejdsstilling, en person spontant indtager,<br />
vil som regel være sådan, at synsafstanden til arbejdsemnet<br />
er optimal. Ofte vil dette indebære en bøjning af nakken, og hvis<br />
synskravet ikke nødvendiggør hovedbevægelser, men kan klares<br />
af øjenbevægelser alene, vil den <strong>for</strong>overbøjede nakke f<strong>as</strong>tholdes<br />
statisk. En fiksering af hovedet vil desuden medføre, at resten af<br />
hvirvelsøjlen også fikseres, hvorved hele arbejdsstillingen bliver<br />
f<strong>as</strong>tlåst. Tyngdepunktet <strong>for</strong> hovedet er beliggende lige <strong>for</strong>an<br />
øreåbningen, lidt <strong>for</strong>an aksen <strong>for</strong> fleksion/ekstension, således at<br />
hovedet ville falde <strong>for</strong>over, hvis det ikke blev holdt i ligevægt af<br />
nakkemuskulaturen, som hæfter bag aksen <strong>for</strong> hoved/nakke led<br />
og nakke/torso led. Formindskes muskelspændingen i nakkemusklerne,<br />
fx under søvn, falder hovedet <strong>for</strong>over.<br />
Man har igennem de sidste årtier <strong>for</strong>etaget mange arbejdspladsændringer<br />
med det <strong>for</strong>mål at <strong>for</strong>bedre arbejdsstillingerne og dermed<br />
nedsætte graden af statisk muskelbel<strong>as</strong>tning.<br />
I enkelte job kan den bel<strong>as</strong>tende arbejdsstilling helt undgås ved<br />
arbejdspladsændringer, men når det drejer sig om et manuelt<br />
præcisionsarbejde, kan den statiske bel<strong>as</strong>tning i skulder/nakke<br />
ikke undgås, <strong>for</strong>di:<br />
◆ skulderbæltet skal fikseres, når arme/hænder skal løftes eller<br />
bevæges<br />
◆ <strong>for</strong>overbøjning i nakken er nødvendig ligesom en fiksering af<br />
hele arbejdsstillingen, når arbejdet kræver, at man hele tiden<br />
ser på det, man laver med hænderne<br />
◆ stabilisering af hovedet er en <strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> et synskrævende<br />
arbejde.<br />
141<br />
Figur 1. I siddende stilling<br />
med armene fremad/udadroteret<br />
vil momentarmens<br />
størrelse være ca 20 cm.
1,0<br />
0,9<br />
0,5<br />
0,1<br />
142<br />
Figur 2. Et eksempel på en<br />
amplitude<strong>for</strong>delingsfunktion<br />
(A<strong>PDF</strong>), hvor a = det<br />
statiske aktivitetsniveau (P<br />
= 0,1), b = det gennemsnitlige<br />
aktivitetsniveau (P =<br />
0,5) og c = top-aktivitetsniveauet<br />
(P = 0,9). En A<strong>PDF</strong>kurve,<br />
der er <strong>for</strong>skudt mod<br />
venstre, er resultatet af en<br />
statisk muskelaktivitet,<br />
mens kurven er <strong>for</strong>skudt<br />
mod højre, hvis musklen er<br />
aktiveret på en varierende<br />
måde.<br />
▲<br />
.<br />
10<br />
a b c<br />
.<br />
50<br />
.<br />
100<br />
% MVC<br />
▲<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
Kraftniveau<br />
Elektromyografi (EMG) er en metode til at registrere muskelaktivitet.<br />
EMG har igennem årtier været benyttet til at påvise, hvilke<br />
muskler der er aktive ved et bestemt bevægelsesmønster, hvor<br />
meget de er aktive, og om aktivitetsgraden ændres med tiden.<br />
EMG giver et sammensat billede af aktionspotentialerne af et vist<br />
antal motoriske enheder og deres fyringsfrekvens.<br />
Sammenhængen mellem spændingen i musklen og dens elektriske<br />
aktivitet varierer fra muskel til muskel og fra individ til individ,<br />
og afhænger endvidere af aktivitetsniveau og kontraktions<strong>for</strong>m<br />
samt af, hvilken analysemetode der benyttes. Musklens<br />
elektriske aktivitet kan afledes ved brug af enten overflade-, nåleeller<br />
wire-elektroder. Med overfladeelektroder registreres den<br />
elektriske aktivitet i muskler under hudoverfladen på afledningsstedet.<br />
Overflade-EMG har i stort omfang været benyttet på arbejdspladserne<br />
til at belyse musklernes aktivitetsniveau og aktivitetsmønster<br />
under arbejdet.<br />
De analyser, der <strong>for</strong>etages på EMG-signalet, er 1) beregning af<br />
RMS (root mean square)-amplitudestørrelsen og 2) frekvensanalyse.<br />
Amplitudemålinger<br />
RMS-amplitudemålinger er især benyttet ved registreringer med<br />
overfladeelektroder. Sammenhængen mellem amplitudemålinger<br />
og den kraft, musklen præsterer, er af flere fundet at være lineær,<br />
mens andre har fundet, at sammenhængen mellem den elektriske<br />
aktivitet i musklen og den præsterede kraft følger enten en eksponentiel<br />
funktion eller en potensfunktion. Amplitudestigningen<br />
skyldes en kombination af nyrekruttering af motoriske enheder<br />
og en højere fyringsfrekvens af de allerede aktive enheder.<br />
Hagberg og Jonsson (16) har ved hjælp af <strong>for</strong>delinger af RMSamplituderne<br />
af EMG-signalet indført begrebet amplitude<strong>for</strong>delingsfunktioner<br />
(A<strong>PDF</strong>), som udtrykker sandsynligheden <strong>for</strong>, at en<br />
muskel i løbet af registreringstiden er aktiveret over eller under et<br />
vist niveau af den maksimale aktivitetsgrad. For at man kan <strong>for</strong>etage<br />
intra- og interindividuelle sammenligninger imellem A<strong>PDF</strong>kurver,<br />
er 3 niveauer på kurven valgt som referencepunkter. Der<br />
beregnes det statiske aktivitetsniveau, det gennemsnitlige aktivitetsniveau<br />
og top-aktivitetsniveauet (16). Sammenhængen mellem<br />
disse niveauer beskriver, om musklen er aktiveret på en varierende<br />
måde eller ej (se fig. 2).
Ensidigt gentaget arbejde<br />
Aktivitetsgraden og hermed bel<strong>as</strong>tningsniveauet er registreret i<br />
nakke/skuldermuskulaturen hos personer med ensidigt gentaget<br />
arbejde. Registreringerne er <strong>for</strong>etaget over en hel arbejdsdag, og<br />
amplitude<strong>for</strong>delingsfunktioner er beregnet på EMG-signalet.<br />
Tab. 1 angiver de tre aktivitetsniveauer i % af den maksimale<br />
voluntære kontraktionskraft (MVC) <strong>for</strong> et udvalg af arbejdspladsundersøgelser.<br />
Der er igennem de sidste 15 år fokuseret meget på det statiske<br />
aktivitetsniveau under arbejdet. I 1978 blev det anbefalet at sikre,<br />
at det statiske aktivitetsniveau ikke oversteg 2-5% MVC, ud fra<br />
den antagelse, at musklerne ikke ville blive udtrættet over en hel<br />
arbejdsdag, og besvær og smerter kunne undgås (8). Der er <strong>for</strong>etaget<br />
store ændringer af arbejdspladsens indretning, og hjælpe<strong>for</strong>anstaltninger<br />
er indført, fx armophæng og hovedstøtte, <strong>for</strong> at<br />
nedsætte det statiske aktivitetsniveau. I dag ved vi, at arbejde<br />
med selv så lavt et statisk aktivitetsniveau som 0,5-1% MVC kan<br />
medføre besvær fra nakke/skulderregionen (38).<br />
Bel<strong>as</strong>tningsgraden af et arbejde er <strong>for</strong>eslået kl<strong>as</strong>sificeret ud fra<br />
de tre niveauer på A<strong>PDF</strong>-kurven. Med udgangspunkt i EMG-registreringer<br />
fra trapezius kl<strong>as</strong>sificeres et arbejde med det statiske<br />
aktivitetsniveau 0-2 %MVC, det gennemsnitlige aktivitetsniveau<br />
< 8 %MVC og top-aktivitetsniveauet < 12 %MVC som lav bel<strong>as</strong>t-<br />
Job Muskler Stat. akt. Gen. akt. Top.akt.<br />
% MVC % MVC % MVC<br />
Elektronikmontage (10) m.trapezius 8 16 27<br />
m.deltoideus 7 13 28<br />
m.infr<strong>as</strong>pinatus 13 20 33<br />
Syersker (32) m.trapezius (H) 9 14 21<br />
m.trapezius (V) 9 16 25<br />
m.infr<strong>as</strong>pinatus 4 9 20<br />
M<strong>as</strong>kinskrivning (7) m.trapezius 4 7 10<br />
m.deltoideus 3 5 9<br />
Vinduespudsning (7) m.trapezius 5 19 67<br />
m.deltoideus 6 22 80<br />
Stempeloperationer (20) m.trapezius 6 14 33<br />
m.infr<strong>as</strong>pinatus 7 17 28<br />
143<br />
Tabel 1. Bel<strong>as</strong>tningsniveauer<br />
i procent af maksimal<br />
muskelkontraktionskraft<br />
(% MVC) registreret ved<br />
EMG under arbejde, der er<br />
karakteriseret som ensidigt<br />
gentaget. Tallene i parentes<br />
refererer til Litteraturlisten.
144<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
ning. Tilsvarende kl<strong>as</strong>sificeres mellem bel<strong>as</strong>tning og høj bel<strong>as</strong>tning<br />
som et arbejde, hvor det statiske aktivitetsniveau er 2-10<br />
%MVC, og de to andre niveauer er 10-17 %MVC og 20-35 %MVC,<br />
henholdsvis 12-25 %MVC og 35-60 %MVC (40).<br />
A<strong>PDF</strong>-kurverne giver ikke et detaljeret kendskab til muskelaktiviteten.<br />
<strong>Det</strong> statiske aktivitetsniveau er defineret som det kraftniveau,<br />
musklen overstiger i 90% af tiden. <strong>Det</strong>te betyder, at i 10%<br />
af tiden er musklen aktiveret under det statiske aktivitetsniveau.<br />
Svingningerne og varigheden af aktiviteten inden <strong>for</strong> denne tid<br />
fås ikke ved denne analyse. Flere <strong>for</strong>slag til mere detaljerede analysemetoder<br />
af amplitudestørrelsen er <strong>for</strong>eslået gennem de sidste<br />
år. I dag er der ingen etableret metode, der er vidt udbredt til<br />
udbygning af amplitude<strong>for</strong>delingsfunktionerne.<br />
Frekvensmålinger<br />
Ved hjælp af en f<strong>as</strong>t Fourier trans<strong>for</strong>mation (FFT), der i princippet<br />
går ud på at opløse EMG-signalet i harmoniske svingninger af<br />
<strong>for</strong>skellige frekvenser og amplituder og derefter summere disse,<br />
etableres signalets frekvensspektrum (12). <strong>Det</strong>te spektrum er et<br />
udtryk <strong>for</strong> udbredelsesh<strong>as</strong>tigheden af signalet langs muskelfiberen.<br />
Spektret er afhængigt, og vil dermed ændre <strong>for</strong>m, af antal<br />
motoriske enheder, ledningsh<strong>as</strong>tigheden og graden af synkronisering.<br />
Ud fra frekvensspektret kan parametrene mean power frekvensen<br />
og median power frekvensen beregnes.<br />
Et andet frekvensmål er zero crossings, der angiver antallet af<br />
positive og negative potentialer, der krydser b<strong>as</strong>islinien pr tidsenhed<br />
i EMG-signalet. Zero crossings er et udtryk <strong>for</strong> signalets<br />
tæthed og er blevet benyttet med både overfladeelektroder og<br />
nåleelektroder.<br />
Ændringer i muskelaktivitet<br />
Træthed<br />
Der sker ændringer i EMG-signalet under et udtrætnings<strong>for</strong>løb,<br />
både hvad angår amplitudemål og frekvensmål.<br />
Under en udtrætning af en muskel ses en stigning i EMG-signalets<br />
amplitude, selvom den ydre kraft holdes konstant. Denne<br />
stigning skyldes enten 1) at der rekrutteres flere motoriske enheder<br />
<strong>for</strong> at kunne holde kraften, eller 2) at fyringsfrekvensen hos<br />
de allerede aktive motoriske enheder øges, eller 3) at der sker en<br />
synkronisering af de aktive motoriske enheder. <strong>Det</strong> er dog oftest<br />
en kombination af alle de 3 nævnte fysiologiske ændringer, der<br />
<strong>for</strong>ekommer under en muskeludtrætning.
Ensidigt gentaget arbejde<br />
Ved muskeltræthed falder mean og median power frekvensen i<br />
EMG-signalets frekvensspektrum. Den fysiologiske baggrund <strong>for</strong><br />
dette fald er endnu uvis. En hypotese er, at ledningsh<strong>as</strong>tigheden<br />
over muskelmembranen falder på grund af øget surhedsgrad, når<br />
der sker et fald i pH. <strong>Det</strong>te <strong>for</strong>årsages af ophobning af metabolitter<br />
i musklen på grund af faldende blodtilførsel, så udv<strong>as</strong>kning<br />
hæmmes. Under muskeltræthed kan der opstå synkronisering af<br />
de motoriske enheder, der resulterer i store lavfrekvente svingninger.<br />
<strong>Det</strong>te <strong>for</strong>årsager <strong>for</strong>skydninger i frekvensspektret mod<br />
lavere frekvensbånd, hvilket også er en <strong>for</strong>klaring på fald i mean<br />
eller median power frekvensen under træthed.<br />
Flere undersøgelser over muskeltræthed <strong>for</strong>årsaget af erhvervsarbejde<br />
definerer, at der er opstået muskeltræthed, hvis EMG-signalet<br />
ændres både med hensyn til en stigning i amplituden og et<br />
fald i frekvensen.<br />
Arbejdet<br />
Der er flere faktorer, som kan påvirke muskelaktiviteten. Fysisk<br />
arbejdskapacitet, arbejdsteknik, arbejdspladsens indretning og<br />
design af håndværktøj er i vid udstrækning traditionelle ergonomiske<br />
faktorer. Arbejdsorganisation er også i stor udstrækning<br />
influeret af arbejdsopgaven og inkluderer faktorer som autonomi<br />
og selv-regulering (se bind II, kapitel 2), variation i arbejdsopgaver<br />
og fleksible arbejdstider. De førstnævnte ergonomiske faktorer<br />
vil først og fremmest bestemme bel<strong>as</strong>tningsniveauet, mens<br />
faktorer om arbejdsorganisering vil influere på varighed og repetitivitet<br />
(40).<br />
Psykiske faktorer<br />
Et antal faktorer, der relaterer sig til den enkelte person, vil også<br />
indvirke på muskelaktiviteten (se bind II, kapitel 1), og endelig<br />
vil psykologiske faktorer (mental strain) inducere muskelaktivitet<br />
(psychogenic muscle tension).<br />
Studier har vist <strong>for</strong>skellig sammenhæng mellem EMG og mental<br />
arbejdsbel<strong>as</strong>tning. Der er registreret en stigning i muskelaktiviteten<br />
hos personer, der udførte mental regning og mentale <strong>for</strong>estillingsbilleder.<br />
Den statiske muskelaktivitet i trapezius og rhomboideus<br />
er højere hos personer, der arbejder ved edb-skærme, i <strong>for</strong>hold<br />
til tilsvarende arbejdsopgaver, som løses på papir (41). Videre<br />
er der en sammenhæng mellem opgavens art og EMG-registreringer<br />
(%MVC), når det gælder visuelle stimuleringer, idet enkle<br />
reaktionsopgaver giver mindre stigning i %MVC, mens komplekse<br />
opgaver giver større stigning i <strong>for</strong>hold til b<strong>as</strong>is-niveau. Desuden<br />
er det vist, at ekstra pres, i <strong>for</strong>m af pengebelønning <strong>for</strong> en god<br />
præstation, under løsning af visuelle opgaver også giver et højere<br />
relativt aktivitetsniveau i musklerne.<br />
145
146<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
En optimering af arbejdspladsens indretning <strong>for</strong> at nedsætte det<br />
statiske aktivitetsniveau bør selvfølgelig iværksættes, men det alene<br />
vil ikke <strong>for</strong>ebygge bevægeapparatbesvær. En fysiologisk <strong>for</strong>klaring<br />
på dette kan være, at selvom hele musklen ikke bel<strong>as</strong>tes,<br />
kan arbejdet medføre, at det er enkelte muskelfibre, der hele<br />
tiden er aktiveret under arbejdet og dermed bliver overbel<strong>as</strong>tet.<br />
Intramuskulære registreringer af aktivitetsmønstret i muskler har<br />
vist, at under lave statiske kontraktioner er det de samme motoriske<br />
enheder, der er aktive under hele kontraktionen, hvilket er<br />
beskrevet mere detaljeret i bind II, kapitel 3.<br />
De symptomer, der ofte beskrives som følge af ensidigt gentaget<br />
arbejde, er uspecifikke vedvarende lokale smerter, ømhed og<br />
palperbare hårde områder i skulder/nakkeregionen. Årsagssammenhænge<br />
er ikke afklaret, men de fysiologiske reaktioner og<br />
ændringer danner baggrund <strong>for</strong> en yderligere <strong>for</strong>ståelse af konsekvenserne<br />
af ensidigt gentaget arbejde (bind II, kapitel 3).<br />
Blodtryk<br />
Under statiske muskelkontraktioner stiger middelblodtrykket, og<br />
stigningen er afhængig af aktivitetsniveauet (kraftniveauet). Højt<br />
blodtryk er en af de tre mest anerkendte risikofaktorer <strong>for</strong> udvikling<br />
af hjerte-karsygdomme. Epidemiologiske undersøgelser har<br />
vist en sammenhæng mellem tempoarbejde, monotont arbejde og<br />
hjerte-karsygdomme (35). Ensidigt gentaget arbejde indeholder<br />
som nævnt ofte et element af statisk muskelaktivitet, der kan<br />
<strong>for</strong>årsage <strong>for</strong>højet blodtryk. På dette grundlag er ensidigt gentaget<br />
arbejde i de senere år vurderet som værende et risikofyldt arbejde<br />
<strong>for</strong> udvikling af hjerte-karsygdomme ved siden af risiko <strong>for</strong><br />
udvikling af bevægeapparatbesvær.<br />
Under statisk muskelarbejde på lave bel<strong>as</strong>tninger øges blodgennemstrømningen<br />
i <strong>for</strong>hold til hvile (antallet af åbne kapillærer<br />
og/eller den lineære gennemstrømningsh<strong>as</strong>tighed øges). Størrelsen<br />
af det intramuskulære tryk er en væsentlig faktor <strong>for</strong> den<br />
lokale blodgennemstrømning. Ved arbejde på omkring 15-30%<br />
MVC er blodgennemstrømningen maksimal. <strong>Det</strong>te varierer dog en<br />
del fra muskel til muskel. Ved højere bel<strong>as</strong>tninger reduceres blodgennemstrømningen<br />
i takt med, at det intramuskulære tryk øges,<br />
på trods af stadig stigende energikrav (se bind II, kapitel 3).
Repetitivitet<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
Når der ved beskrivelser af et arbejde er tale om gentagelser eller<br />
repetitioner, er det vigtigt at skelne mellem gentagelser af<br />
bevægelsesmønstre (bevægelsescykluser) og gentagelser af<br />
arbejdsprocesser (arbejdscykluser). Hvis antallet af arbejdscykluser<br />
øges, stiger følgelig også antallet af ens bevægelsescykluser,<br />
men der kan inden <strong>for</strong> den samme arbejdscyklus sagtens <strong>for</strong>ekomme<br />
mange ens bevægelser i muskler og led. <strong>Det</strong> er der<strong>for</strong><br />
nødvendigt med en nærmere analyse af arbejdet, hvis man vil<br />
f<strong>as</strong>tlægge hyppigheden af gentagne ens bevægelser. Repetitiviteten<br />
af et arbejde kan bedst bestemmes ved samtidigt at anvende<br />
både tiden <strong>for</strong> en arbejdscyklus og antallet af ens bevægelser<br />
inden <strong>for</strong> denne.<br />
Igennem de sidste årtier har adskillige undersøgelser <strong>for</strong>søgt at<br />
påvise sammenhængen mellem ensidigt gentaget arbejde og <strong>for</strong>ekomst<br />
af bevægeapparatbesvær. S. Stock (34) har i en oversigtsartikel<br />
testet mange af disse undersøgelser og konkluderer, at to<br />
undersøgelser er tilrettelagt og udført på en korrekt måde <strong>for</strong><br />
belysning af arbejdsbetinget besvær (28, 31). Undersøgelserne<br />
påviser en sammenhæng mellem <strong>for</strong>ekomsten af carpal tunnel<br />
syndrom og ensidigt gentaget arbejde. Risikofaktorerne i ensidigt<br />
gentaget arbejde kan opdeles i statisk muskelaktivitet og egentlige<br />
gentagne bel<strong>as</strong>tninger. Ved den egentlige gentagne bel<strong>as</strong>tning<br />
<strong>for</strong>stås den bel<strong>as</strong>tning, der er en følge af de hyppigt gentagne<br />
bevægelser i led, muskler og sener, når de samme arbejdsoperationer<br />
skal gentages igen og igen, og ofte med en stor bevægelsesh<strong>as</strong>tighed,<br />
når arbejdet skal udføres i et højt tempo.<br />
I en undersøgelse til belysning af arbejdsbetinget håndledsbesvær<br />
har man inddelt repetitiviteten i høj og lav (31). Et arbejde<br />
er defineret som højrepetitivt (HR), hvor arbejdscyklustiden er<br />
50% af tiden involverer samme bevægelse, og<br />
som lavrepetitivt (LR), hvor cyklustiden er >30 sek., og
148<br />
Job Gentagelser<br />
pr dag<br />
Pakkearbejde (25) 25.000<br />
Brevsortering (3) 64.800<br />
M<strong>as</strong>kinskrivning<br />
(6) 200.000<br />
Regnem<strong>as</strong>kineoperatør<br />
(19) 80.000<br />
Pakning<br />
af tobak (17) 14.000<br />
Fjerkræudbening<br />
(2) 15.120<br />
Papirtællere (26) 56.000<br />
Tabel 2. Eksempler på antal<br />
gentagelser af en arbejdsbevægelse<br />
pr dag <strong>for</strong> et<br />
udvalg af ensidigt gentaget<br />
arbejde. Tallene i parentes<br />
refererer til Litteraturlisten.<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
At opdele repetitiviteten efter en længde på arbejdscyklustiden<br />
på 30 sekunder eller derunder <strong>for</strong>ekommer relevant, da de<br />
undersøgelser, hvor arbejdscyklustiden er registreret, viser, at dette<br />
er situationen <strong>for</strong> mange arbejdstagere. I en undersøgelse i<br />
træ- og møbelindustrien havde 24% af arbejdstagerne en arbejdscyklustid<br />
på 30 sekunder eller derunder (11). For 40% af syersker,<br />
undersøgt i 1985, var arbejdscyklustiden mellem 15 og 30 sekunder,<br />
og <strong>for</strong> 10% var cyklustiden under 15 sekunder (32).<br />
Antallet af gentagne bevægelser, som en yderligere detaljering<br />
af cyklustiden, bliver også benyttet til at definere graden af repetitivitet.<br />
I den engelske RULA (Rapid Upper Limb Assessment)<br />
kl<strong>as</strong>sificering til identifikation af risikofaktorer <strong>for</strong> besvær i<br />
hånd/arm/skulder defineres et arbejde til at være repetitivt, hvis<br />
en bevægelse gentages mere end 4 gange pr minut (27). I en<br />
finsk undersøgelse fandtes et pakkearbejde at være karakteriseret<br />
af en høj repetitivitet - op til 25.000 gentagelser pr dag, og af ekstreme<br />
håndledspositioner (25).<br />
<strong>Det</strong> <strong>for</strong>ekommer voldsomt med 25.000 gentagelser pr dag,<br />
men faktisk er op til 150 muskelkontraktioner pr min., svarende<br />
til 9.000 kontraktioner i timen eller ca 60.000 pr 7 timers arbejdsdag,<br />
ikke ualmindeligt i en arbejdssituation (tab. 2).<br />
Hos postarbejdere fandt man, at de udførte 64.800 anslag pr<br />
dag ved en brevsorteringsm<strong>as</strong>kine (3). Øvede i m<strong>as</strong>kinskrivning<br />
kan have fra 420 op til 480 anslag i minuttet (6), regnem<strong>as</strong>kineoperatører<br />
8.000-12.000 anslag pr time (19), og t<strong>as</strong>teoperatører kan<br />
komme op på 8.000-20.000 anslag i timen (3). Selvom der ved<br />
t<strong>as</strong>tearbejde ofte anvendes mere end én finger, er antallet af<br />
muskelkontraktioner af en og samme muskel meget højt, og desuden<br />
løber alle bøjesenerne til fingrene gennem den snævre carpaltunnel,<br />
hvor de kan gnide mod tunnelens sider og hinanden,<br />
når hånden og fingrene bevæges.<br />
Til sammenligning tager man i et maratonløb (ca 42 km)<br />
omkring 35.000 skridt, det vil sige hvert ben rører jorden 17-<br />
18.000 gange. De relative bel<strong>as</strong>tninger af vævet ved et monotont<br />
repetitivt arbejde er oftest meget mindre end i et maratonløb. Til<br />
gengæld varer bel<strong>as</strong>tningerne 7 timer om dagen i 225 dage om<br />
året, hvor et maratonløb tager måske 3 timer - og anbefales gennemført<br />
højst 3-4 gange årligt på grund af den store fysiske<br />
bel<strong>as</strong>tning og nødvendige restitutionstid.<br />
Størstedelen af det besvær, der er <strong>for</strong>årsaget af gentagne bel<strong>as</strong>tninger,<br />
opstår af det gentagne træk i sener, friktion og kompressioner<br />
af sener og nerver, hyppige ensartede bel<strong>as</strong>tninger af knogler<br />
og led og excentriske muskelkontraktioner.<br />
Sener har kun el<strong>as</strong>tiske egenskaber og er ikke i stand til aktivt<br />
at <strong>for</strong>korte sig og udvikle kraft. Bel<strong>as</strong>tning af sener <strong>for</strong>udsætter, at<br />
ydre kræfter, uden <strong>for</strong> kroppen eller muskler, trækker i senen,
Ensidigt gentaget arbejde<br />
eller at denne klemmes mellem andet væv. På steder, hvor sener<br />
og ligamenter løber i en vinkel hen over knoglefremspring, vil<br />
ydre kræfter bevirke, at disse klemmes mod underlaget. Længerevarende<br />
f<strong>as</strong>tlåste stillinger, hvor sener er komprimeret, vil bl.a.<br />
betyde et nedsat kredsløb i disse. Kortvarige men hyppige gentagelser<br />
af sådanne stillinger vil også bevirke utilstrækkeligt kredsløb<br />
på grund af den hyppige kompression af senen og<br />
senens/seneskedens friktion mod underlaget under bevægelsen.<br />
I en undersøgelse af bel<strong>as</strong>tning og akut effekt af ensidigt gentagne<br />
skulderfleksioner <strong>for</strong>etog r<strong>as</strong>ke kvinder skulderfleksion/<br />
ekstension i maksimalt 1 time (15). EMG-målinger viste træthedsudvikling<br />
i musklerne, hurtigst i trapezius. Kvinderne fik smerter<br />
efter arbejdet, og 14 ud af 18 kvinder havde stadig smerter efter<br />
24 timers hvile, især i den del af trapezius, der havde arbejdet.<br />
Metoder til registrering af eksponeringen<br />
For at kunne belyse sammenhængen mellem eksponeringen, i<br />
<strong>for</strong>m af fysisk arbejde, og det akutte fysiologiske respons, man<br />
kan registrere på personer, der har været udsat <strong>for</strong> eksponeringen,<br />
kræves metoder til at kvantificere såvel eksponeringen som<br />
det akutte fysiologiske respons. Metoderne skal være specifikt tilp<strong>as</strong>set<br />
til <strong>for</strong>målet med opgaven og til den arbejdssituation, man<br />
ønsker at studere. Hvis man ønsker at studere, hvilke eksponeringsfaktorer<br />
der <strong>for</strong>klarer det akutte fysiologiske respons og dermed<br />
udviklingen af nakke/skulderbesvær i et ensidigt gentaget<br />
arbejde, må man anvende metoder, der illustrerer eksponeringens<br />
lokale karakter og eksponeringens variationsmønster.<br />
Ved hjælp af spørgeskemaer eller dagbøger/logbøger kan man<br />
få subjektive beskrivelser af omfanget af eksponeringen. Sammenlignende<br />
studier har vist en god overensstemmelse mellem<br />
subjektive og objektive registreringer af frekvens og varighed, når<br />
man undersøger omfanget af enkelte arbejdsprocesser eller -operationer.<br />
Ønskes en yderligere detaljering vedrørende arbejdsstillinger<br />
og bevægelsesmønstre, er der ingen god overensstemmelse<br />
mellem, hvad personer selv oplever/husker, og det der registreres<br />
(39).<br />
En meget benyttet, og meget nyttig, metode til belysning af<br />
eksponeringen under arbejdet er observationsmetoden, hvor tidtagning<br />
af diverse elementer i bevægelserne noteres. Observationsskemaer<br />
er blevet udviklet igennem mange år. “Arbeitwissenschaftliches<br />
Erhebungsverfahren zur Tätigkeitsanalyse”, AET, er<br />
en analyse, der registrerer hele kroppens stilling under arbejdet.<br />
149
150<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
Hver registrering indgår i et scoresystem og benyttes til at sammenligne<br />
brancher og processer (30). OWAS, Ovako Working<br />
Posture Analysing System, er en analyse til beskrivelse af arbejdsstillinger,<br />
hvor positionen af de enkelte større kropsdele, ryg,<br />
arme og ben, registreres (21). Der er gjort <strong>for</strong>søg på at standardisere<br />
observationsskemaer på lignende måde som ved spørgeskemaundersøgelser.<br />
<strong>Det</strong> har imidlertid vist sig uladsiggørligt med en<br />
standardisering, da omfanget af registreringer ville blive <strong>for</strong> stort.<br />
Observationsmetoder er bygget op således, at der registreres <strong>for</strong><br />
tilstedeværelsen og omfanget af de risikofaktorer, man i dag kender<br />
<strong>for</strong> udvikling af bevægeapparatbesvær. Med hensyn til ensidigt<br />
gentaget arbejde registreres <strong>for</strong> graden og omfanget af statisk<br />
muskelaktivitet i nakke/skuldermusklerne, og graden af repetitive<br />
bevægelser specielt i arme og hænder. Da bevægelserne, specielt<br />
i hænder/arme, <strong>for</strong>ekommer hyppigt, har det vist sig nødvendigt<br />
at benytte computerb<strong>as</strong>erede registreringsmetoder, hvilket bl.a.<br />
PEO (Portabel Ergonomisk Observationsmetod) er et eksempel<br />
på (13).<br />
En mere nøjagtig eksponeringsbeskrivelse opnår man ved at<br />
kunne afbilde, <strong>for</strong> eksempel på video, arbejdets udførelse <strong>for</strong><br />
senere beskrivelse af bevægelserne. ARBAN-metoden er b<strong>as</strong>eret<br />
på video-optagelser, digitalisering og beregning af situationer,<br />
hvor særlige bel<strong>as</strong>tende situationer opstår (18). For at få en reel<br />
bel<strong>as</strong>tningsprofil kræves optagelsesudstyr, så analysen kan <strong>for</strong>etages<br />
i 3 dimensioner, da mange hoved/nakke- og skulder/armbevægelser<br />
<strong>for</strong>egår i flere planer. Til beregning af de enkelte<br />
kropsdeles h<strong>as</strong>tigheder og accelerationer i bevægelsen kræves<br />
derefter analyseudstyr til overførsel af bevægelserne til beregningsprogrammerne.<br />
Denne bevægelsesanalyse kan resultere i<br />
beregninger af drejningsmomenter og kraftpåvirkninger i kroppens<br />
<strong>for</strong>skellige led (se kapitel 3). <strong>Det</strong> er ikke en alment tilgængelig<br />
metode, der kan medtages på arbejdspladserne; men metoden<br />
er under udvikling både i Danmark og i udlandet, blandt<br />
andet med det <strong>for</strong>mål at gøre den mere fleksibel.<br />
Tidsgrænser <strong>for</strong> ensidigt gentaget arbejde<br />
Som tidligere nævnt kan man ikke <strong>for</strong>vente en nedgang i<br />
bevægeapparatbesvær <strong>for</strong>årsaget af ensidigt gentaget arbejde<br />
udelukkende ved at nedsætte niveauet af risikofaktorerne, statisk<br />
muskelaktivitet og gentagne bevægelser. Den fysiske bel<strong>as</strong>tning i<br />
et arbejde skyldes ikke kun de kræfter, der udvikles, og de<br />
arbejdsstillinger, der kræves. Den totale bel<strong>as</strong>tningsdosis er også
afhængig af varigheden og frekvensen af bel<strong>as</strong>tningen, som personen<br />
udsættes <strong>for</strong>. På denne måde er det af yderste vigtighed at<br />
diskutere arbejdtidslængde og arbejdsorganisation i relation til<br />
risici <strong>for</strong> skader og produktivitet i arbejdslivet.<br />
Flere undersøgelser viser en sammenhæng mellem antal timer<br />
pr dag med ensidigt gentaget arbejde og <strong>for</strong>ekomst af besvær i<br />
nakke/skulder (4, 23). Andre undersøgelser viser, at denne lettelse<br />
af besværet ved nedsat arbejdstid med ensidigt gentaget arbejde<br />
muligvis kun er en kortsigtet <strong>for</strong>bedring (37). I Danmark er<br />
det eneste tiltag på en egentlig tidsgrænse kommet fra Handelsog<br />
kontorfunktionærernes Forbund i Danmark, der anbefaler, at<br />
deres medlemmer ikke må skrive på m<strong>as</strong>kine i mere end 4 timer<br />
om dagen. Flere brancher har igennem de sidste år gjort meget<br />
<strong>for</strong> at indføre jobrotation, men den egentlige fysiske variation<br />
opnås sjældent ved dette. Omorganisering i <strong>for</strong>m af flere <strong>for</strong>skellige<br />
arbejdsopgaver pr medarbejder (selvstyrende grupper) er <strong>for</strong>søgt<br />
indført i bl.a. beklædnings- og tekstilbrancen, slagteribranchen<br />
og i let industri. Den akutte <strong>for</strong>bedring <strong>for</strong> medarbejderne<br />
er stor, men om det vil få <strong>for</strong>bedrende konsekvenser <strong>for</strong> frekvensen<br />
af bevægeapparatbesvær, er det endnu <strong>for</strong> tidligt at sige<br />
noget om.<br />
En <strong>for</strong>udsætning <strong>for</strong> positive helbredseffekter ved en tidsbegrænsning<br />
af det ensidigt gentagne arbejde er, at den øvrige<br />
arbejdstid medfører en øget variation i bel<strong>as</strong>tningen.<br />
Rekommandationer<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
I de fleste undersøgelser er eksponeringen kl<strong>as</strong>sificeret ved at<br />
benytte jobtitler, hvilket udtrykker nogle kvalitative ukendte kombinationer<br />
af eksponeringen. Denne metode kan være nyttig i et<br />
første <strong>for</strong>søg på at identificere problemerne, men giver ingen<br />
oplysninger om, hvorledes man kan reducere eksponeringen<br />
(andet end at skifte job). <strong>Det</strong> er nødvendigt kvantitativt at definere:<br />
Hvor meget er <strong>for</strong> meget abduktion eller fleksion, hvor hurtigt<br />
er <strong>for</strong> hurtigt og hvor ofte er <strong>for</strong> repetitivt ?<br />
Mange studier koncentrerer sig om et <strong>as</strong>pekt af en enkelt risikofaktor,<br />
hvilket er vigtigt, da kvantitative mål stadig mangler.<br />
Men det er karakteren af interaktionen mellem <strong>for</strong>skellige risikofaktorer,<br />
der vil give det bedste værktøj til at designe et mere sikkert<br />
arbejdsmiljø. Tanaka og McGlothlin (36) har beskrevet en<br />
model, b<strong>as</strong>eret på viden om interaktion af risikofaktorer, som kan<br />
benyttes til at definere grænser <strong>for</strong> arbejde, der involverer håndleddet.<br />
En lignende arbejdsmodel kunne konstrueres <strong>for</strong> skulde-<br />
151
152<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
ren. En liste over ergonomiske og administrative tiltag til at reducere<br />
eksponeringen <strong>for</strong> risikofaktorer, der kan medføre skulderbesvær,<br />
er vist i tab. 3 (33).<br />
Tabel 3. Ergonomiske/tekniske og administrative tiltag <strong>for</strong> en reducering af eksponeringen<br />
<strong>for</strong> risikofaktorer til skulder-besvær. Tallene i parentes refererer til Litteraturlisten.
Formål Ergonomiske/tekniske tiltag Administrative tiltag<br />
1. Arbejds- Minimer skulder-fleksion *Hold arbejdet tæt ved kroppen og under<br />
stilling og -abduktion skulderhøjde. I stående stilling skal tungere<br />
arbejde udføres mellem hofte- og taljehøjde,<br />
let arbejde omkring taljehøjde og detaljeret<br />
arbejde 50-100 mm over albuehøjde.<br />
Ved m<strong>as</strong>kinskrivning skal t<strong>as</strong>terne være i albuehøjde<br />
(14).<br />
*Hvis det ikke kan undgås, at armene er<br />
abducerede eller flekterede, så nedsæt varighed<br />
og frekvens af disse stillinger.<br />
*Brug håndværktøj med lige greb til arbejde ved<br />
horisontale flader i albuehøjde eller ved vertikale<br />
flader under taljehøjde. Brug håndværktøj med<br />
pistolgreb til arbejde ved horisontale flader under<br />
taljehøjde og ved vertikale flader i albuehøjde (1).<br />
*Design indstillelige arbejdspladser, herunder<br />
højdeindstillelige borde, så sidde/stå-stillinger kan<br />
vælges, og stole med vippesæder og højdeindstillelig<br />
rygstøtte.<br />
2. Kraft a. Minimer *Anvend ophængte værktøjsanordninger,<br />
håndbåren vægt hvor det er muligt (29).<br />
*Anvend f<strong>as</strong>t ophæng (29).<br />
*Anbefal brug af vogne og løftehjælpemidler<br />
ved manuel transport.<br />
*Statisk bel<strong>as</strong>tning må ikke overstige<br />
15-20% af maksimalstyrken (14).<br />
b. Reducer eller *Reducer eller udeluk direkte byrdebærende *Som et midlertidigt mål vil det være<br />
udeluk kraftfuldt eller arbejde (tids<strong>for</strong>brug og vægten). acceptabelt at overveje midlertidige<br />
tungt arbejde jobrotationssystemer <strong>for</strong> at reducere<br />
*Indfør vedligeholdt værktøj <strong>for</strong> at reducere påvirkninger, <strong>for</strong>udsat at de alternative<br />
kraftfulde præstationer. opgaver reducerer skulderbel<strong>as</strong>tningen,<br />
og <strong>for</strong>udsat at det ikke medfører,<br />
*Sørg <strong>for</strong>, at genstandene kan monteres at flere arbejdere udsættes <strong>for</strong> sundmed<br />
lethed. hedsskade.<br />
3. Repetitivitet Undgå arbejds- *Design <strong>for</strong>tløbende opgaver, og undgå korte *Reducer arbejderens udsættelse<br />
processer, der kræver gentagne arbejdscykluser (29). <strong>for</strong> højrepetitive opgaver eller <strong>for</strong><br />
hurtige, højrepetitive opgaver, der kræver statiske stilarmbevægelser<br />
*Reducer h<strong>as</strong>tigheden på meget hurtige linger, ved at afveksle disse<br />
bevægelser (9). opgaver med andre opgaver, der<br />
kræver <strong>for</strong>skellige bevægelser og<br />
*Når der bruges t<strong>as</strong>tatur, så under- påvirker <strong>for</strong>skellige muskler.<br />
støt underarmene (29).<br />
*Reducer h<strong>as</strong>tigheden på meget<br />
hurtige bevægelser (9).<br />
*Undgå eller modificer akkordarbejde (9).<br />
*Instruer de ansatte i at afslappe<br />
uvæsentlige muskler. Fx hvis de udfører<br />
detaljerede opgaver med hænder og<br />
fingre, skal de påmindes om at slappe af i<br />
skuldrene, som de har tendens til at<br />
spænde eller hæve i løbet af dagen.<br />
4. Restitution Anmod de ansatte om *Design jobbene, så de ansatte kan *Undgå eller modificer akkordat<br />
holde pauser holde pauser, når det er nødvendigt, arbejde, som <strong>for</strong>hindrer viljen til at<br />
eller indarbejd pauser i arbejdscyklusen. holde pause hos de ansatte.<br />
*Træn de ansatte til at holde mikroog<br />
minipauser mellem arbejdscykluserne.
154<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
Litteratur<br />
1. Armstrong TJ. Ergonomics guides. An ergonomics guide to<br />
carpal tunnel syndrome. Am Ind Hyg Assoc J 1983.<br />
2. Armstrong TJ, Foulke JA, Joseph BS, Goldstein SA. Investigation<br />
of cumulative trauma disorders in a poultry processing<br />
plant. Am Ind Hyg Assoc J 1982;43(2):103-116.<br />
3. Armstrong TJ, Silverstein BA. Upper-extremity pain in the<br />
workplace - Role of usage in causality. In: Clinical concepts in<br />
regional musculoskeletal illness. Grune & Stratton, Inc.,<br />
1987:333-354.<br />
4. Aronsson G, Åborg C, Örelius M. Datoriseringens vinnare och<br />
förlorare. En studie av arbetsförhållanden inom statliga myndigheter<br />
och verk. Arbete och Hälsa 1988;27:1-87.<br />
5. Bendix T, Winkel J, Jessen F. Comparison of office chairs with<br />
fixed <strong>for</strong>wards or backwards inclining, or tiltable seats. Eur J<br />
Appl Physiol 1985;54:378-385.<br />
6. Birkbeck MQ, Beér TC. Occupation in relation to the carpal<br />
tunnel syndrome. Rheumatology and Rehabilitation<br />
1975;14:218-221.<br />
7. Björkstén M, Itani T, Jonsson B, Yoshizawa M. Evaluation of<br />
muscular load in shoulder and <strong>for</strong>earm muscles among medical<br />
secretaries during occupational typing and some nonoccupational<br />
activities. In: Jonsson B. ed. Biomechanics X-A.<br />
1987:35-39.<br />
8. Björkstén M, Jonsson B. Endurance limit of <strong>for</strong>ce in long-term<br />
intermittent static contractions. Scand J Work Environ Health<br />
1977;3:23-27.<br />
9. Chaffin DB. Localized muscle fatigue - Definition and me<strong>as</strong>urement.<br />
J Occup Med 1973;15:346-353.<br />
10. Christensen H. Muscle activity and fatigue in the shoulder<br />
muscles of <strong>as</strong>sembly-plant employees. Scand J Work Environ<br />
Health 1986;12:582-587.<br />
11. Christensen H, Pedersen MB, Juul-Kristensen B, Filippson A-<br />
M. Træ- og møbelindustrien. Tværsnitsundersøgelse. -Ergonomi.<br />
At-rapport 1989;8:1-36.<br />
12. Cromer A. Fourier’s theorem. In: Cromer A. ed. Physics <strong>for</strong><br />
the life sciences. McGraw-Hill Book Compagni, 1977:271-274.<br />
13. Fransson-Hall C, Karlquist L, Gloria R, et al. Portabel ergonomisk<br />
observationsmetod (PEO) i Stockholmundersökningen 1.<br />
In: Hagberg M, Hogstedt C. eds. Stockholmundersökningen 1.<br />
Stockholm: MUSIC books , 1991:91-103.<br />
14. Grandjean E. Fitting the t<strong>as</strong>k to the man. An ergonomic<br />
approach. London: Taylor & Francis Ltd., 1986.
Ensidigt gentaget arbejde<br />
15. Hagberg M. Work load and fatigue in repetitive arm elevations.<br />
Ergonomics 1981;24(7):543-555.<br />
16. Hagberg M, Jonsson B. The amplitude distribution of the<br />
myoelectric signal in an ergonomic study of the deltoid<br />
muscle. Ergonomics 1975;18:311-319.<br />
17. Hammar AW. Tenosynovitis. Medical record 1934;140:353-355.<br />
18. Holzmann P. ARBAN-A new method <strong>for</strong> analysis of ergonomic<br />
ef<strong>for</strong>t. Applied Ergonomics 1982;13(2):82-86.<br />
19. Hünting W, Grandjean E, Maeda K. Constrained postures in<br />
accounting machine operators. Applied Ergonomics<br />
1980;11(3):145-149.<br />
20. Jørgensen K, Fallentin N. Lokal muskelbel<strong>as</strong>tning og bevægeapparatssymptomer<br />
blandt ekspeditionspersonale på danske<br />
postkontorer. København: August Krogh Institutet, Københavns<br />
Universitet, 1986.<br />
21. Karhu O, Kansi P, Kuorinka I. Observing working postures in<br />
industry: Examples of OWAS application. Applied Ergonomics<br />
1981;12(1):13-17.<br />
22. Kilbom Å, Persson J. Work technique and its consequences<br />
<strong>for</strong> musculoskeletal disorders. Ergonomics 1987;30(2):273-279.<br />
23. Knave BG, Wibom RI, Voss M, Hedström LD, Bergqvist UOV.<br />
Work with video display terminals among office employees. I.<br />
Subjective symptoms and discom<strong>for</strong>t. Scand J Work Environ<br />
Health 1985;11:457-466.<br />
24. Litske H. Pris på sundhed. Mulighederne og begrænsningerne<br />
i økonomiske konsekvensberegninger i arbejdsmiljøet. At-rapport<br />
1987;1:1-54.<br />
25. Luopajärvi T, Kuorinka I, Virolainen M, Holmberg M. Prevalence<br />
of tenosynovitis and other injuries of the upper extremities<br />
in repetitive work. Scand J Work Environ Health 1979;5<br />
(suppl 3):48-55.<br />
26. Maeda K. Occupational cervicobrachial disorder and its<br />
causative factors. J Hum Ergol 1977;6:193-202.<br />
27. McAtamney L, Corlett EN. RULA: a survey method <strong>for</strong> the<br />
investigation of work-related upper limb disorders. Applied<br />
Ergonomics 1993;24(2):91-99.<br />
28. Nathan PA, Meadows KD, Doyle LS. Occupation <strong>as</strong> a risk factor<br />
<strong>for</strong> impaired sensory conduction of the median nerve at<br />
the carpal tunnel. J Hand Surg [Am] 1988;13B:167-170.<br />
29. Putz-Anderson V. Cumulative trauma disorders. A manual <strong>for</strong><br />
musculoskeletal dise<strong>as</strong>es of the upper limbs. Philadelphia:<br />
Taylor & Francis Ltd, 1988.<br />
30. Rohmert W, Landau K. A new technique <strong>for</strong> job analysis.<br />
Taylor & Francis Ltd., 1983.<br />
31. Silverstein BA, Fine LJ, Armstrong TJ. Hand wrist cumulative<br />
trauma disorders in industry. Br J Ind Med 1986;43:779-784.<br />
155
156<br />
Ensidigt gentaget arbejde<br />
32. Sjøgaard G, Ekner D, Schibye B, et al. Skulder/nakke-besvær<br />
hos syersker; en epidemiologisk og arbejdsfysiologisk undersøgelse.<br />
København: Arbejdsmiljøfondet, 1987.<br />
33. Sommerich CM, McGlothlin JD, Marr<strong>as</strong> WS. Occupational risk<br />
factors <strong>as</strong>sociated with soft tissue disorders of the shoulder: a<br />
review of recent investigations in the literature. Ergonomics<br />
1993;36(6):697-717.<br />
34. Stock SR. Workplace ergonomic factors and the development<br />
of musculoskeletal disorders of the neck and upper limbs:<br />
A meta-analysis. Am J Ind Med 1991;19:87-107.<br />
35. Søndergård Kristensen T, Damsgaard MT. Hjerte/karsygdomme<br />
og arbejdsmiljø. Oversigtskapitler og konklusioner. Bind<br />
1. København: Arbejdsmiljøfondet, 1987.<br />
36. Tanaka S, McGlothlin JD. A conceptual model to <strong>as</strong>sess<br />
musculoskeletal stress of manual work <strong>for</strong> establishment of<br />
quantitative guidelines to prevent hand and wrist cumulative<br />
trauma disorders (CTDs). In: Mital A. ed. Advances in Industrial<br />
Ergonomics and Safety I. London: Taylor & Francis,<br />
1989:419-426.<br />
37. Veiersted KB, Westgaard RH, Andersen P. Interindividuel variation<br />
af muskelbrug ved m<strong>as</strong>kinstyret og standardiseret pakkearbejde<br />
med relation til nakke og skulderbesvær. Nordiska<br />
Arbetsmiljömötet 1988;47-48. (Abstract)<br />
38. Veiersted KB, Westgaard RH, Andersen P. Pattern of muscle<br />
activity during sterotyped work and its relation to muscle<br />
pain. Int Arch Occup Environ Health 1990;62:31-41.<br />
39. Wiktorin C, Karlqvist L, Winkel J. Validity of self-reported<br />
exposures to work postures and manual materials handling.<br />
Scand J Work Environ Health 1993;19:208-214.<br />
40. Winkel J, Westgaard R. Occupational and individual risk factors<br />
<strong>for</strong> shoulder-neck complaints: Part II - The scientific b<strong>as</strong>is<br />
(literature review) <strong>for</strong> the guide. Int J Ind Erg 1992;10:85-104.<br />
41. Wærsted M, Bjørklund R, Westgaard RH. Generation of<br />
muscle tension related to a demand of continuing attention.<br />
In: Knave B, Wideback P-G. eds. Work with display units.<br />
Holland: Elsevier Science, 1987:288-293.
Stikord - bind I-II<br />
A<br />
α -neuron I:49<br />
Acromioclaviculærled<br />
II:107<br />
Actin I:35<br />
“Action limit” (AL) I:109<br />
Adaptationssyndrom II:34<br />
Additiv effekt II:26<br />
Adfærdskomponent II:60<br />
Adreno-corticale system,<br />
det II:50<br />
Aerob I:120<br />
Afslapningstid I:51<br />
Aggression II:53<br />
Aktionspotentiale I:47<br />
Aktivitetsniveau<br />
- gennemsnitligt I:143<br />
- statisk I:143<br />
- top I:143<br />
Alarmberedskab II:49<br />
Albuer II:131<br />
Amplitude<strong>for</strong>delingsfunktioner<br />
(A<strong>PDF</strong>) I:142<br />
Amplitudemålinger I:142<br />
Anabolske responser II:52<br />
Anaerob I:120<br />
Angst II:52<br />
- neurotisk II:53<br />
- normal II:53<br />
Anmeldelser II:136<br />
Antagonistisk effekt II:26<br />
Antropometri I:74<br />
Arbejdsbetingede lidelser<br />
II:126<br />
Arbejdsbevægelse I:82<br />
Arbejdscyklus II:149<br />
Arbejdsinstruktion I:27<br />
Arbejdskrav, vurdering af<br />
I:121<br />
Arbejdspuls I:125<br />
Arbejdsressourcer II:35<br />
Arbejdsskader,<br />
erstatning II:151<br />
Arbejdsskadestatistik<br />
II:126<br />
Arbejdsstilling I:80,139<br />
Arbejdsteknik I:113<br />
Arbejdsulykker II:136<br />
Arousal opmærksomhed<br />
II:16<br />
Arousal-teori II:41<br />
Artrose II:119<br />
B<br />
Behov II:57<br />
Bel<strong>as</strong>tningsmodus I:21<br />
Bel<strong>as</strong>tningsskader I:98<br />
- arbejdsrelaterede II:136<br />
Belysnings<strong>for</strong>hold II:16<br />
Besværs<strong>for</strong>ekomst II:126<br />
Besværsfrekvens II:130<br />
Bevægeapparat II:98<br />
Bevægeapparatbesvær<br />
II:70<br />
- arbejdsrelateret II:150<br />
Bevægeapparatlidelser<br />
II:126<br />
Bevægelsesanalyse II:153<br />
Bevægelsescyklus II:149<br />
Bevægemodus I:21<br />
Bindevæv I:15<br />
Biologisk kalibrering I:124<br />
Biomekanik I:66<br />
Biomekaniske modeller<br />
I:103<br />
Blodlaktat I:131<br />
Bruskvæv I:15<br />
Bursae II:116<br />
Bæring I:97<br />
C<br />
Ca2 + I:37,48<br />
Cardiac-somatic-hypotesen<br />
II:43<br />
Carpaltunnelsyndrom<br />
II:81,118<br />
Catabolske responser II:52<br />
Centralnervøs behandling<br />
af sansesignaler<br />
II:60<br />
Cerebellum I:61<br />
Columna cercicalis II:104<br />
D<br />
Dehydreringseffekter<br />
II:115<br />
<strong>Det</strong> sympatiske system<br />
II:50<br />
Diagnostik II:98<br />
Diffentialdiagnostik<br />
II:98,111,115<br />
Discus II:98<br />
Stikordsregister<br />
Doublet I:53<br />
Dynamiske muskelkontraktioner<br />
I:43<br />
E<br />
Edholm-skala I:126<br />
Effektydelse I:18,24,26<br />
Eksponering I:12 II:152<br />
El<strong>as</strong>tinfibre I:14<br />
El<strong>as</strong>tisk energi I:12<br />
Elektromyografi (EMG)<br />
I:142<br />
Emotioner II:36<br />
Energetisk bel<strong>as</strong>tning<br />
I:120<br />
Energiomsætning I:119<br />
Epidemiologiske undersøgelser<br />
II:126<br />
Ergonomics II:58<br />
ERP (Evoked Response<br />
Potentials) II:47<br />
Excentrisk kontraktion<br />
I:37<br />
Excitations-kontraktionskobling<br />
I:47<br />
F<br />
Facetled II:100<br />
Force-velocity I:42<br />
Forebyggelse II:150<br />
Forskning II:160<br />
Frakturmekanik I:24<br />
Frekvensspektrum II:135<br />
Friktion I:20<br />
Frustration<br />
- aggression II:53<br />
- tilbagetrækning II:54<br />
Fyringsfrekvens I:51<br />
Fysiologiske mål II:39,41<br />
Fysiologiske reaktioner på<br />
mental bel<strong>as</strong>tning II:49<br />
Fysisk sundhed I:28<br />
G<br />
γ -nerver I:58<br />
Golgi seneorgan I:59<br />
Grundkondition I:27<br />
157
158<br />
Stikordsregister<br />
Grundsubstans I:11<br />
Grænseværdi I:129 II:19<br />
H<br />
Helkropsvibrationer<br />
II:20,128<br />
Hjerneaktivitet II:47<br />
Hjerteaktivitet II:44<br />
Human Factors II:58<br />
Hvide fingre II:21<br />
Hvirvelsøjlen,<br />
anatomi I:98<br />
Hypothalamus II:50<br />
Hælmaterialet I:26<br />
Hænder/håndled II:131<br />
Håndgrebsarbejde II:24<br />
Håndværktøj II:13<br />
I<br />
Iltoptagelse II:141<br />
- maksimal optagelse af<br />
I:122<br />
Immunsystemet II:62<br />
Individuel kapacitet I:127<br />
In<strong>for</strong>mation II:153<br />
“Input” II:36<br />
Intake-rejection-hypotesen<br />
II:42<br />
Intercellularsubstans I:10<br />
Intervention II:155<br />
Intramuskulært tryk II:81<br />
Iso<strong>for</strong>mer I:56<br />
Isometrisk kontraktion<br />
I:41<br />
K<br />
Kalibrering, biologisk<br />
I:124<br />
Kapacitet, individuel I:127<br />
Kat<strong>as</strong>trofehændelser II:35<br />
Knoglevæv I:16<br />
Knæ II:132<br />
Knæbesvær II:132<br />
Kognition II:36<br />
Kollagene fibre I:11<br />
Kollisioner I:23<br />
Kommunikation II:60<br />
Kompressionskraft I:81<br />
Koncentrisk kontraktion<br />
I:37<br />
Konflikter II:57<br />
Kontraktions<strong>for</strong>mer I:43<br />
Kontraktionstid I:51<br />
Kontrol af bevægelser I:34<br />
Kraft<br />
- indre I:68<br />
- ydre I:67<br />
Kraft-h<strong>as</strong>tighed <strong>for</strong>hold<br />
(<strong>for</strong>ce-velocity) I:40<br />
Kraftmålinger I:85<br />
Kraft-regulering I:51<br />
Kredsløb I:120<br />
Krybning I:14<br />
Kulde II:12<br />
L<br />
Lav- og højenergibrud I:24<br />
Lidelser, arbejdsbetingede<br />
II:136<br />
Ligamenter I:17 II:102<br />
Livsændringer II:56<br />
Lokalvibrationer II:20<br />
Lovgivning II:155<br />
Lungeventilation I:120<br />
Lænderygbesvær II:127<br />
Lænderyggen II:87,126<br />
Længde-spændings-relationer<br />
I:38<br />
Løft I:96 II:128<br />
- grænser <strong>for</strong> I:109<br />
Løftearbejde II:127<br />
Løftede arme II:130<br />
M<br />
Maksimal iltoptagelsesevne<br />
I:122<br />
“Maksimum permissible<br />
limit” (MPL) I:109<br />
Manuel transport I:96<br />
Mean power frekvensen<br />
II:145<br />
Median power frekvensen<br />
II:145<br />
Mekanisk fysik II:67<br />
Mekaniske kræfter II:79<br />
Mekanoreception I:18,19<br />
Mekanoreception-modellen<br />
II:59<br />
Menneske-m<strong>as</strong>kine-samspil<br />
II:58<br />
Mental bel<strong>as</strong>tning II:39,62<br />
Mentale arbejdsbel<strong>as</strong>tninger<br />
II:32<br />
- årsager til II:54<br />
Mestring, individuel II:38<br />
Mestringsstrategier II:62<br />
Monotont arbejde II:70<br />
Motiver II:57<br />
Motor-cortex I:61<br />
Motorisk enhed I:49<br />
- kontrol I:56 II:78<br />
- kl<strong>as</strong>sificering af I:53<br />
Motorisk <strong>for</strong>hornscelle<br />
I:49<br />
Motoriske nerver I:47<br />
Muskelaktivitet I:90<br />
Muskelarbejde,<br />
statisk I:125<br />
Muskelfibre I:50<br />
Muskelfunktion/struktur<br />
I:35<br />
Muskelkraft I:71,91<br />
Muskelmekanik I:38<br />
Muskelsener I:18<br />
Muskelten I:57<br />
Muskler II:102<br />
MVC I:140<br />
Myosin I:35<br />
Måling af mental arbejdsbel<strong>as</strong>tning<br />
II:39<br />
N<br />
Na + /K + -pumpen I:47<br />
Nedslidning I:26<br />
Nervekompression II:87<br />
Nettonyttevirkning I:132<br />
Neurogen smerte II:73<br />
Newton I:67<br />
Niels Steensen I:46<br />
NIOSH guidelines I:111<br />
Nociceptiv smerte II:71<br />
Nyttevirkning I:18<br />
O<br />
Observationsmetoder<br />
I:104 II:152<br />
Observationsskemaer<br />
II:152<br />
Omkostninger, økonomi<br />
II:151<br />
Omvendte U-hypotese<br />
II:41<br />
“Output” II:36<br />
Optimering af arbejdsbel<strong>as</strong>tning<br />
II:91<br />
Overekstremiteterne<br />
II:131
P<br />
Peakkraft (spidskraft) I:51<br />
Pennate muskler I:46<br />
Pennationsvinkel I:45<br />
Pension II:151<br />
Perception II:36<br />
Prognose II:133<br />
Præstationsb<strong>as</strong>erede mål<br />
II:39,40<br />
Psykiske faktorer II:146<br />
Psykofysiologi II:41<br />
Psykofysiologiske målemetoder<br />
II:44<br />
Psykofysiske metoder<br />
I:104<br />
Psykogen smerte II:73<br />
Psykologiske reaktioner<br />
II:52<br />
Psykosomatisk medicin<br />
II:61<br />
R<br />
Rate coding I:51<br />
Recruitment I:51<br />
Refleksbaner I:57<br />
Regulering af muskelkraften<br />
I:51<br />
Rekruttering I:53<br />
Rekrutteringsmønster I:53<br />
Renshaw-celler I:62<br />
Repetitivitet II:149<br />
- høj II:150<br />
- lav II:150<br />
Ressourcekilder II:36<br />
Retikulære aktiveringssystem<br />
(RAS) II:42<br />
Risikofaktorer i arbejdsmiljøet<br />
I:105<br />
Rotatorcuff II:107<br />
- lidelser II:108<br />
Rygbel<strong>as</strong>tning I:102<br />
Ryglidelser II:127<br />
Rygmusklerne I:99<br />
S<br />
“Sag”-fænomenet I:54<br />
Samspillet muskel/seneten<br />
I:60<br />
Samtidige påvirkninger<br />
II:22<br />
Sarcomer I:35<br />
Sarcopl<strong>as</strong>matiske reticulum<br />
I:47<br />
Selvovervågning I:26,27<br />
Senelidelser II:138<br />
Senetene I:59<br />
Senevæv I:15<br />
Sensation Seeking Scale<br />
(SSS) II:33<br />
Sensorisk deprivation II:32<br />
Sensorisk feed-back I:56<br />
Sensorisk stimulering I:32<br />
Sensoriske afferenter I:62<br />
Sikkerhedsudstyr I:25<br />
Sinus arrhytmi (SA) II:44<br />
Skelettet I:20<br />
Skub I:97 II:128<br />
Skulder/nakke-besvær<br />
II:128<br />
Smerte II:71<br />
Sociotekniske skoler II:58<br />
“Spændingsfølere” (voltage<br />
sensors) I:49<br />
Spændingsreceptorer I:17<br />
Statisk muskelarbejde<br />
I:125<br />
Statisk aktivitetsniveau<br />
I:143<br />
Statiske kontraktioner I:43<br />
Sternoclaviculærled II:107<br />
Stivhed I:12,13<br />
Strategier II:151<br />
Stress II:34<br />
Stressorer II:35<br />
Stressreaktioner II:33<br />
Stressrelaxation I:14<br />
Stressrespons II:50<br />
Stretch shortening cycle<br />
(SSC) I:43<br />
Strækreflekser I:59<br />
Styrthjelm I:26<br />
Støddæmper I:25<br />
Støddæmpning I:19<br />
Støj II:19<br />
Støjfølsomhed II:20<br />
Støttevæv I:10<br />
Subjektive mål II:39<br />
Submaksimale test I:127<br />
Sundhedsvæsen II:155<br />
Sygdomme, arbejdsrelaterede<br />
II:151<br />
Sympatiske system, det<br />
II:50<br />
Synergistisk effekt II:26<br />
Synsbel<strong>as</strong>tninger II:17<br />
T<br />
T-tubuli- systemet I:47<br />
Teknik II:159<br />
Temperatur II:11<br />
Temperaturbeskyttelse<br />
I:20<br />
Stikordsregister<br />
Termisk stress II:16<br />
Termiske påvirkninger<br />
II:11<br />
Tetanus I:51<br />
Thoracic outlet syndrom<br />
II:105<br />
Tidsgrænser II:153<br />
Tolerance I:13<br />
Topaktivitetsniveau I:143<br />
Traumatiske hændelser<br />
II:55<br />
Tropomyosin I:37<br />
Troponin I:37<br />
Træk I:97 II:13,128<br />
Træthed II:74<br />
Træthedsbrud I:24<br />
Træthedsindeks I:54<br />
Tungt arbejde II:70<br />
Tungt fysisk arbejde I:118<br />
Tværbroer I:36<br />
Tværsnitsareal I:44<br />
Twitch I:51<br />
Twitch potentiation (<strong>for</strong>stærkning)<br />
I:53<br />
Tyngdekraft I:69<br />
Type A adfærdsmønster<br />
II:61<br />
Type B adfærdsmønster<br />
II:61<br />
U<br />
Uddannelse II:153<br />
U<strong>for</strong>klarlig død II:62<br />
V<br />
Varme II:14<br />
Varmeproduktion II:14<br />
VAS (visuel analog skala)<br />
II:40<br />
Vibrationer II:40<br />
Vridning II:128<br />
W<br />
Work place fitness programmes<br />
I:131<br />
Æ<br />
Ældre arbejdsstyrke I:119<br />
Ældre arbejdstagere I:139<br />
159
160<br />
Stikordsregister<br />
Ø<br />
Økonomiske <strong>for</strong>dele<br />
II:152<br />
Å<br />
Årsager til mentale bel<strong>as</strong>tninger<br />
II:54<br />
Årsagsmekanismer II:77<br />
Åstrands nomogram I:127
B<strong>as</strong>isbog i Arbejdsfysiologi<br />
Bind I-II<br />
Bind I omhandler bevægeapparatets funktion, støttevævenes bel<strong>as</strong>tningstolerance<br />
og nervesystemets kontrol af vores muskler og bevægelser;<br />
endvidere biomekanske beregningsprincipper; desuden manuel transport,<br />
tunge løft og monotont arbejde.<br />
Bind II omhandler epidemiologiske, medicinske og mentale <strong>as</strong>pekter<br />
samt omgivelsesfaktorers betydning <strong>for</strong> arbejdsbetingede lidelser i<br />
bevægeapparatet. Risikofaktorer og kliniske <strong>as</strong>pekter samt <strong>for</strong>ebyggelsesstrategier.